Развитие технических средств обучения

Лекция №1. ТЕМА: Введение. Общие сведения о ТСО. Цели лекции: • Рассмотреть историю возникновения и развития технических средств обучения (ТСО); • Изучить общие сведения и классификацию ТСО; • Определить место ТСО в составе учебного оборудования. Успех и результат усвоения учебного материала учащихся во многом зависит не только от преподавателя, но и от того насколько интересно, наглядно представлен материал. Еще со времен Я.А. Коменского использование средств наглядности считалось необходимым условием обеспечения эффективности учебного процесса, поэтому в наше время применение ТСО является одним из основных требований к организации учебного занятия. Известно, что важную роль в успешном восприятии учебного материала играет зрительная информация. За счет слуха человек получает до 16% информации, а за счет зрения до 80%. При комбинированном воздействии на зрение и слух запоминается до 65% информации. Лучше запоминается материал, который сохраняется в воображении в виде наглядных образов. В настоящее время необходимость применения разнообразных технических средств является одним из основных требований организации учебного занятия. Технические средства обучения (ТСО) – это совокупность технических устройств, предназначенных для оптимизации учебного процесса путем обеспечения взаимодействия учащихся с источниками информации и ее переработки. Появление первых технических средств было обусловлено необходимостью учителя демонстрировать учащимся записи, рисунки. Первый проекционный прибор («волшебный фонарь»), прообраз современного диапроектора, был создан в 1640 году немецким физиком, математиком А. Кирхером для демонстрации теневых изображений. В 1895-1898 гг. в России был разработан и изготовлен первый эпипроектор для демонстрации изображений в отраженном свете, но он использовался только в полностью затемненном помещении и давал небольшое изображение (70х70 мм), поэтому широкого распространения не получил. До восьмидесятых годов прошлого века во всех учебных заведениях широко применялись диапроекторы и кинопроекторы, они являлись основными информационными средствами для проведения уроков. Со временем их популярность снизилась, хотя выпуск их продолжается, а принципы диа- и эпипроекции широко используются в современной аппаратуре. Создание персонального компьютера в 1974 г. привело к развитию цифровых систем управления, средств обработки и предъявления информации. Можно выделить три этапа развития визуальных технических средств. Для первого этапа (примерно до 40-х годов прошлого века) характерно малое количество используемых типов технических средств (меловая доска, диа- и эпипроектор). Второй этап (40-90-е годы ХХ века) характерен развитием аналогового телевидения и электромеханических устройств (кинопроектор, видеомагнитофон). На третьем этапе (после 1990 г.) наблюдается резкая смена технической базы ученого процесса. Предыдущие средства все больше вытесняются современными, основанными на использовании новейших цифровых технологий (компьютер, мультимедиа-проектор, документ-камера, интерактивная доска, цифровой телевизор и т.п.) С конца ХIХ века практически параллельно с создание визуальных средств начинает развиваться звукотехника. Развитие звуковых средств прошло шесть основных этапов, связанных с использованием различных принципов записи и воспроизведении звука: механический, электромеханический, оптический, магнитный, лазерный и электронный. Эффективность применения ТСО обусловлена одновременным воздействием трех факторов – технического, методического и организационного. Техническая составляющая: А) понимание технических возможностей; Б) правильный выбор используемых средств к различным формам занятия. Правильное использование техники и дидактических материалов с учетом конкретных задач учебного процесса обеспечивает методическую составляющую эффективного обучения. Непрерывное техническое совершенствование учебной аппаратуры, реализация новых технических принципов ее функционирования ведет к расширению методических возможностей преподавателя. Каждый преподаватель сталкивается с необходимостью использования разнообразного учебного оборудования. Его рациональное применение позволяет организовать деятельность учащихся, повысить уровень усвоения учебной информации и эффективность процесса обучения в целом. К учебному оборудованию обычно относят: - технические средства обучения; - вспомогательные средства; - учебную мебель; - лабораторное и специальное оборудование. Сами по себе ТСО в большинстве случаев бесполезны, если они не содержат источников и носителей соответствующей учебной информации. Например, видеопроектор будет только предметом изучения если к нему не подключить источник изображения, то же относится к носителям информации. Источники (носители) информации называют средствами дидактического обеспечения (СДО). К ним относятся например аудио- видеозаписи, электронные учебники, диапозитивы, компьютерные программы. Современные ТСО разнообразны по своему назначению, принципу действия и другим признакам, поэтому наиболее часто используются следующие классификации ТСО по различным признакам: • по функциональному назначению; • по характеру воздействия учащихся с ТСО; • по характеру воздействия на органы чувств; • по характеру предъявления информации; • по характеру отображения информации; • по принципу устройства и работы и т.п. Вспомогательные технические средства и оборудование - это устройства, приборы, системы и приспособления, способствующие более эффективному использованию ТСО. К таким средствам относятся системы затемнения аудитории, аудиторные лазерные указки, средства для подвески и перемещения плакатов, подставки для аппаратуры и т.д. Учебная мебель включает в себя учебные, демонстрационные и лабораторные столы, стулья, шкафы, стеллажи, аудиторные доски и другую мебель, находящуюся в учебном помещении. Лабораторное и специальное оборудование – специализированные технические средства, применяемы в ходе практического освоения дисциплины (станки, приборы, лабораторные установки и т.п.) В условиях современного учебного процесса обычно приходится использовать разнообразную учебную информацию, что требует применения на занятии нескольких ТСО разных типов (например, электронной доски, документ- камеры, проектора). Если есть такая необходимость появляется часто, создаются комплексы технических средств. К комплексным средствам относятся, как правило, групповые средства универсального многофункционального назначения (компьютерные классы, мультимедийные аудитории и т.п.) Существует два вида комплекса ТСО: 1. Монодисциплинарный комплекс для обеспечения учебного процесса по определенной дисциплине (типичен для специализированных школьных кабинетов – химии, физик, информатики и пр., для вузовских учебных лабораторий). 2. Универсальный комплекс для решения различных педагогических задач в пределах данного учебного помещения. Состав компонентов для такого комплекса подбирается исходя из необходимости наиболее эффективного преподавания в учебном помещении несколько дисциплин. Использование комплекса ТСО характерно для вузовских лекционных аудиторий и школьных классных помещений. В обучении наиболее часто используется зрительная (видео-) информация, предъявляемая обучающимся в текстовой, графической и комбинированной (тексто- графической) формах. Текстовая форма – это основной вид учебной информации. Текстовые материалы наиболее часто применяются как самостоятельно, так и в составе графических материалов в качестве поясняющих записей и комментариев. Графическая форма информации предполагает ее использование: - в виде документов, фиксирующих объективную зрительную информацию (фотографии, видео и т.п.), - в условном, часто упрощенном виде (схемы, формулы, пиктограммы, географические карты, атласы и т.п.), - в комбинированном виде, включающем в свой состав элементы предыдущих видов. Общие принципы использования ТСО базируются на известных принципах дидактики с учетом специфических особенностей технических средств и заключается в следующем. 1. Целенаправленность применения ТСО (определение основной задачи использования). 2. Мотивированность использования (применение ТСО только тогда, когда поставленная цель не может быть достигнута с помощью других, более простых средств). 3. Обеспечение высокой наглядности и доступности обучения. 4. Гармоничное использование разнообразных средств обучения, обеспечивающее целенаправленное воздействие на эмоции и сознаниеобучаемого через зрительное, слуховое и кинестетическое восприятие. 5. Интерактивное обучение (сотворчество педагога и обучающегося). 6. Систематичность и эффективность применения ТСО. 7. Позиционирование ТСО в учебном процессе как помощника преподавателя. При этом успех определяют не столько наличие этих документов, сколько умение их использовать. 8. Зависимость дидактических возможностей ТСО, в первую очередь, от уровня технического совершенствования и характеристик применяемой учебной аппаратуры. Лекция №2 ТЕМА:Средства дидактического обеспечения (СДО). Цели лекции: • Рассмотреть классификацию средств дидактического обеспечения; • Изучить носители информации и способы ее фиксации; • Определить назначение и особенности применения различных средств дидактического обеспечения. Средства дидактического обеспечения (СДО) представляют собой совокупность различных носителей с зафиксированной на них учебной информацией. Средства обучения помогают лучшему оснащению учебного процесса. К ним можно отнести: – учебники, учебно-методические пособия, наглядные пособия, справочники, словари, карты, чертежи и т.д.; – лабораторное оборудование в различных кабинетах: физики, химии, иностранных языков и др.; – технические средства обучения: телевизоры, киноаппараты, магнитофоны, микроскопы и т.д. Классификация дидактических средств: Существует множество различных классификаций дидактических средств. Чаще всего используются классификации, основания которых связаны с характером воздействия этих средств на органы чувств, а именно зрительные, звуковые и зрительно – звуковые (комбинированные). – Наиболее широкую группу СДО составляют зрительные средства. Они могут быть разделены на плоскостные и объемные. К плоскостным можно отнести учебники, справочники, фотографии, таблицы, диаграммы, плакаты, стенды, раздаточные материалы и т.д.Объемные средства представляются в виде натуральных объектов, например, станки, приборы, инструменты, модели, макеты, муляжи и т.д.; – К звуковым дидактическим средствам относят пластинки, магнитофонные ленты вместе с устройствами, облегчающими пользование ими, радиоаппаратуру, музыкальные инструменты и т. д.; – Комбинированные дидактические средства позволяют действовать одновременно на зрение и слух обучаемых. Поэтому их еще называют аудиовизуальными — телепередачи, кинофильмы и т.д.; Кроме этой классификации используется еще одна, относящаяся только к зрительным средствам дидактического обеспечения. По степени динамичности предъявляемого изображения: - статические СДО, которые содержат неподвижные изображения (рисунки, фотографии, таблицы, чертежи, плакаты, формулы, схемы и т.д.); - динамические (кино- и видеофильмы, телепередачи и т.д.); - комбинированные. Они включают статические и динамические элементы (мультимедийные презентации, обучающие и тренирующие программные средства и т.д.). Под носителями информации понимаются любые материальные объекты, способные продолжительное время сохранять с своей структуре занесенную на них информацию. Фиксация (запись) информации – это ее сохранение на материальном носителе с целью многократного использования. Для фиксации статической информации применяются: - бумажные носители (листы, книги, плакаты, карты, атласы и т.д.); - фотографические носители (кинопленка, фотография, диафильм и т.д.; - магнитные носители (магнитный диск); - оптические носители (CD- и DVD- диски); - электронные носители (флэш- карта). Для фиксации динамической визуальной и звуковой информации (кино- и видеофильмы, Интернет- источники) используются магнитные и электронные цифровые носители. В настоящее время именно эти носители являются наиболее актуальными. Из числа магнитных носителей информации актуальными в настоящее время является жесткий магнитный диск. Жесткие диски выполнены из твердого, но легкого металлического сплава. На жестких дисках выполнена внешняя память компьютера. Информация на магнитных дисках размещается вдоль концентрических окружностей, называемых дорожками. Каждая дорожка делится на определенное количество участков, называемых секторами. Сектор хранит минимально доступное количество информации. Объем информации, размещаемой в секторе, составляет 512 байт. Для перехода с одной такой окружности на другую записывающая или воспроизводящая головка перемещается по радиусу с помощью специального высокоточного привода. Диск вращается с частотой 1500-7500 об/мин. Оптический диск - носитель данных в виде пластикового диска, предназначенный для записи и воспроизведения звука (компакт-диск CD), изображения (видеодиск), буквенно-цифровой информации, мультимедиа (CD-ROM, DVD) и др. при помощи лазерного луча. Емкость обычного компакт- диска составляет 650-700 Мб. Существует несколько основных вариантов (форматов) исполнения компакт-дисков: CD-ROM- обычный формат записи компьютерных дисков, при использовании которого запись не может быть изменена или дополнена. CD-R – диск для однократной записи информации. CD-RW – диск для многократной перезаписи информации. Диски допускают до 1000 перезаписей. Твердотельные накопители— компьютерные немеханические запоминающие устройства на основе микросхем памяти. Наиболее распространённый вид твердотельных накопителей использует для хранения информации флеш-память. В настоящее время твердотельные накопители используются не только в компактных устройствах — ноутбуках, нетбуках, коммуникаторах и смартфонах, планшетах, но могут быть использованы и в стационарных компьютерах для повышения производительности. Большая часть флэш –карт может подключаться к электронной аппаратуре через стандартный USB- порт (разъем). По сравнению с традиционными жёсткими дисками, твердотельные накопители имеют меньший размер и вес и большую скорость, но в несколько раз (6–7) большую стоимость за гигабайт и значительно меньшую износостойкость (ресурс записи). Одним из важных качеств всех носителей является возможность использовать записанную информацию многократно. Обязательным требованием к носителю и сохраненной на нем информации является и оперативность ее извлечения и использования. В настоящее время все шире применяются способы изготовления наглядных пособий, связанные с использованием компьютерных средств. К цифровым приборам для изготовления СДО можно отнести компьютер, цифровой фотоаппарат, видеокамеру, документ- камеру, сканер, принтер и другие устройства. Дидактические средства усиливают восприятие обучающимися учебной информации, что в значительной мере определяет качество понимания и усвоения учебного материала. Использование в процессе обучения дидактических средств дает ряд преимуществ в психологическом плане: - Качественное использование наглядности оказывает влияние на формирование и усвоение понятий, доказательность и обоснованность суждений и умозаключений, установление причинно-следственных связей и т.д.  - Дидактические средства обучения помогают развивать у обучающихся умение сравнивать, анализировать, делать выводы, так как можно в различных формах наглядности дать разные ракурсы изучаемых объектов, довести до логического конца неправильные рассуждения обучающегося, что является чрезвычайно убедительным, но не всегда достигается словом педагога.  - Дидактические средства обучения обладают широкими возможностями развития творческих способностей, эстетических интересов обучающихся и усвоения ими знаний на высоком уровне осмысления и интерпретации.  - Дидактические средства обучения позволяют создать вариативность изложения учебного материала для различных групп, решить многочисленные задачи организации индивидуализированного учебного процесса в условиях коллективного обучения.  - Демонстрация с помощью дидактических средств обучения учебного материала требует пристального внимания (сосредоточенности) обучающихся, когда перед ними предварительно поставлены четкие цели в виде вопросов, на которые нужно будет ответить после просмотра или прослушивания.  Все перечисленные  возможности дидактических средств обучения могут быть реализованы только при соблюдении психологических и методических условий их применения. Место дидактических средств на занятиях, продолжительность их использования во многом определяются индивидуальными особенностями обучающихся, стилями их учебной деятельности.  Одним из важнейших преимуществ использования  дидактических средств обучения в учебном процессе являются их возможности в плане обеспечения наглядности и эмоциональности изучаемого материала, что в свою очередь можно рассматривать как дополнительные средства организации и управления вниманием обучающихся. Однако желаемый эффект достигается только в том случае, когда дидактические средства обучения используются в соответствии с закономерностями протекания познавательной деятельности обучающихся определенного возраста и психологического статуса, характеристиками учебного материала и учебных задач. Сила  эмоционального воздействия дидактических средств обучения вызывает интерес и положительный эмоциональный настрой на восприятие. Однако избыток эмоциональности затруднит усвоение и осмысление изучаемого материала. Цвет, умеренное музыкальное сопровождение, четкий и продуманный дикторский комментарий значимы при восприятии любых дидактических средств обучения. Дидактические средства обучения обладают широким диапазоном выразительности, художественных и технических возможностей, позволяют легко усилить впечатление от излагаемого материала, управлять вниманием, выделяя главное изображение средствами динамики и композиции кадра, монтажной сменой планов. Кроме того, из кадра убирают или ослабляют все отвлекающее от главного разными способами: соотношением главного объекта и окружающих фоновых объектов, различной интенсивностью окраски, выделением светом и т.п. Благодаря этим приемам достигается адекватное сочетание фигуры и фона, что способствует оптимальному распределению внимания обучающихся. При создании кинофильма, диафильма, телепередачи или  компьютерной программы специалисты стремятся не только доходчиво, но и занимательно построить эпизод, придать неожиданность монтажу, композиции кадра, добиваются максимальной выразительности крупных планов, одновременного воздействия голоса диктора, слов действующих персонажей и музыки. Все это, взятое вместе, воздействует на зрителя, вызывает непроизвольное внимание и способствует непроизвольному запоминанию материала. Лекция №3 ТЕМА:Информационные технические средства (ИТС) Цели лекции: • Рассмотреть классификацию информационных технических средств (ИТС); • Изучить виды проекционных систем, их состав и светотехнические характеристики; • Ознакомиться с проекционными экранами, графопроекторами их видами, свойствами и характеристиками. Информационные средства классифицируются в зависимости от характера: воздействия на органы чувств учащихся, взаимодействия учащегося с ТСО, предъявления информации, отображения информации. 1) По характеру воздействия на органы чувств (зрение и слух) различают классические (мономедийные и аудиовизуальные) и мультимедийные средства. К мономедийнымвидеосредствам относятся классические ТСО (диапроектор, графопроектор фильмоскоп и т.п.); К мономедийнымаудиосредствам относятся магнитофоны радиоприемники и другие подобные устройства. Если ТСО одновременно воздействует на зрение и слух, но используется как самостоятельный прибор (например, видеомагнитофон, телевизор), то оно называется аудивизуальным. Мультимедийные средства так же как аудиовизуальные, предполагают использование приборов и устройств учебного назначения, воздействующих одновременно на зрение и слух. 2) В зависимости от характера взаимодействия пользователя (учащегося) и ТСО информационные средства могут быть разделены на рецептивные и интерактивные. Рецептивные средства предназначены для передачи информации в одном направлении – от ТСО к пользователю. К рецептивным средствам можно отнести диапроектор, графопроектор, звукозапись. Интерактивные средства позволяют организовать процесс непрерывного взаимодействия человека (учащегося или преподавателя) и ТСО в диалоговом режиме, т.е. являются системами с обратной связью, непрерывно корректирующими действия обучаемого. Интерактивные технологии расширяют возможности преподавателя, позволяя ему: - эффективно взаимодействовать с обучаемым; - организовать групповую работу в мультимедийных средствах, развивать навыки работы в команде; - формировать устойчивую мотивацию к обучению. В составе интерактивного комплекса свойствами интерактивности должен обладать хотя бы один элемент (например, интерактивная доска), все же остальные элементы могут выполнять свои обычные функции. Именно наличие интерактивного элемента обеспечивает непрерывную обратную связь в процессе обучения с помощью комплекса. 3) По характеру предъявления информации можно выделить статические и динамические средства. Статические средства позволяют демонстрировать неподвижные изображения (рисунки на бумаге, слайды, таблицы и т.п.); Динамические средства способны отображать движущиеся изображения, записанные на различных носителях. К ним относятся телевизор, кинопроектор, мультимедийный проектор. Почти все современные динамические средства (кроме кинопроекторов) способны демонстрировать и статические изображения. 4) По характеру отображения информации различают экранные и неэкранные ТСО. Экранные средства в большинстве случаев являются проекционными приборами, к которым можно отнести диапроектор, графопроектор, телевизор, видеопроектор и др. все эти проборы для получения увеличенного изображения требуют использование внешнего проекционного экрана. При этом размеры изображений зависят от проекционного расстояния (расстояния от объектива проектора до экрана). К неэкранным относятся средства, не требующие применения проекционной аппаратуры: доска (аудиторная, меловая, маркерная, магнитная), плакат (стенд), раздаточные материалы. Изображение на них формируется предварительно или оперативно, в ходе занятия. Проекционная система представляет собой комплекс оптических компонентов и переназначена для получения на экране увеличенного изображения высокого качества. В состав простой проекционной системы входят следующие обязательные элементы: источник света (проекционная лампа), проецируемый объект, светонаправляющая система (объектив) и проецируемый экран. Проецируемый объект (оригинал) располагается между лампой и объективом. В зависимости от способа получения изображения на экране различают два вида проекционных систем – диаскопическую и эпископическую. Диаскопической проекцией (диапоекцей) называется получение на экране увеличенного изображения объекта, выполненного на прозрачной или полупрозрачной основе, изображение которого образуется световым потоком, проходящим от источника света сквозь объект проекции на экран (рисунок 1). Объектами диапроекции являются: диафильмы, диапозитивы, кадры фильмов, транспаранты и другие объекты, выполненные на прозрачной основе. Диапроекция применяется в диа- и кинопроекторах, видеопроекторах, фотоувеличителях, графопроекторах, микроскопах и др. Яркость изображения при диапроекции значительно выше, чем при эпипроекции, при равных светосиле оптической системы и мощности источника света, т.к. потери света при диапроекции значительно меньше. Диапроектор – оптико-механический прибор, работающий по принципу диапроекции и предназначенный для получения на экране, увеличенного изображения объекта проекции в затемненном помещении. Рисунок 1- Проекционная система диапроектора: 1 – источник света; 2 – зеркальный отражатель (рефлектор); 3 – первая линза конденсора, 4 – теплозащитный фильтр, 5 – вторая линза конденсора; 6 – объект проекции, 7 – объектив, 8 – изображение объекта проекции, 9 – проекционный экран Для более рационального использования светового потока, создаваемого источником света, в диапроекторе применяются специальные приспособления. Источник света 1 (рисунок 1), излучающий световую энергию во все направления, располагают в фокусе сферического зеркального отражателя 1. Благодаря этому значительная часть излучаемого назад света направляется вперед на объект проекции. Перед источником света находится конденсор, обычно состоящий из двух линз. Конденсор – оптическая система, предназначенная для равномерного освещения объекта проекции. Источник света располагается в фокусе первой линзы 3 так, что лучи, выходящие из фокуса первой линзы образуют параллельный световой поток. Вторая линза 5 преобразует этот световой поток в сходящийся. Объектив располагается приблизительно в фокусе второй линзы конденсора. В конструкцию конденсора, как правило, входит теплозащитный фильтр, предназначенный для предохранения диапособия от перегрева и деформации. Теплозащитный фильтр изготовляется из особого стекла, не пропускающего инфракрасное (тепловое) излучение. Эпископической проекцией (эпипроекцией) – называется получение на экране увеличенного изображения объекта проекции, выполненного на непрозрачной основе, изображение которого образуется отраженным от непрозрачной основы световым потоком. Эпипроектор – оптико-механический прибор, работающий по принципу эпипроекции и предназначенный для проецирования на экран непрозрачных объектов в затемненном помещении. Оптическая схема эпипроектора состоит из осветительной и проекционной систем. Осветительная система прибора состоит из зеркального отражателя 2 (рисунок 2), направляющего световой поток, излучаемый проекционной лампой 3, на плоскость предметного стола 4. Изображение объекта через проекционную систему, состоящую из зеркала 1, расположенного под углом 45°, и объектива 5, проецируется на экран 6. Рисунок 2 - Проекционная система эпипроектора: 1 – плоское зеркало; 2 – зеркальный отражатель (рефлектор); 3 – источник света; 4 – объект проекции; 5 – проекционный объектив, 6 – изображение объекта проекции; 7 – проекционный экран; 8 – потери светового потока Световое излучение характеризуется двумя важнейшими параметрами – цветом и яркость. Цвет – это качественная характеристика ощущения, вызываемого светом определенной длины волны. Это ощущение зависит также от условий наблюдения и, в частности, от яркости света. Яркость – это величина, характеризующая свечение источника света в дневном направлении. Одной из основных светотехнических характеристик является светотехнический поток F, представляющий собой мощность видимого излучения источника света и измеряемой в люменах (лм). Интенсивность освещения называется освещенностью E- и представляет собой отношение полезного светового потока F к площади S, в пределах которой он распространяется. E= Освещенность поверхности измеряется в люксах (лк); световой поток – в лм, площадь изображения – в м2. Еще одна характеристика, определяющая качество воспринимаемого изображения, - его контрастность. Контрастность изображения – это отношение максимальной яркости экрана к минимальной при проецировании белого и черного полей (точек). Высокая контрастность особенно важна при работе проектора в освещенном помещении. Считается что контрастность удовлетворительна при значениях 100:1 для полутоновых изображений, 25:1 – для печатных знаков и штриховых изображений. Для современной проекционной и телевизионной аппаратуры контрастность может достигать значений 5000:1 и выше. Графопроектор – это оптический переносный или стационарный прибор, осуществляющий на отражающий экран проекцию текста, графических изображений, рисунков плоских моделей, выполненных на транспарантах. Транспарант – это единичное изображение объекта на прозрачном материале соответствующего размера. Транспаранты располагаются на горизонтально расположенном предметном столике графопроектора. Размеры кадров транспарантов ограничиваются площадью стола графопроектора и бывают 142103 мм; 250250 мм. Конструкции графопроекторов используют принцип диапроекции (на просвет) и эпипроекции (на отражение). В первом случае лампа помещается внутри проектора под линзой, во втором – на держателе над рабочим столом. Оптическая схема графопроекторов, работающих в проходящем свете, изображена на рисунке 3. Рисунок 3 - Схема графопроектора-диапроектора: 1 – рефлектор; 2 – источник света; 3 – теплофильтр; 4 – конденсор; 5 – кадровое окно; 6 – предметный столик; 7 – объект проекции; 8 – линзы объектива; 9 – объектив; 10 – поворотное зеркало; 11 – охладитель Источник света излучает световой поток одинаково по всем направлениям. Световой поток с верхней части источника света идет вверх, с нижней части – идёт вниз и отражается рефлектором вверх. Световой поток от источника света и рефлектора проходит через теплофильтр и попадает в конденсор. Конденсор собирает расходящийся световой поток и равномерно освещает предметный столик с находящимся на нём объектом проекции. Свет, прошедший сквозь объект проекции, попадает в объектив, который формирует увеличенное чёткое изображение. Графопроектор может работать также в отраженном свете (эпипроектор). Оптическая схема графопроектора такого типа приведена на рисунке 4. Рисунок 4 – Схема графопроектора – эпипроектора Световой поток от лампы 2 и рефлектора 1 падает на предметный столик 3 с транспарантом и проходит через них. Затем изображение падает на специальное вогнутое зеркало 4 и, отражаясь в увеличенном виде, попадает в объектив – систему двух линз 5 с зеркалом 6, который формирует изображение на экране. Достоинства графопроекторов: 1. Внесение изменений в ходе презентации позволяет провести интерактивную презентацию; 2. Простота изготовления пленок: с помощью копира, лазерного или струйного принтера; 3. Презентация в реальном масштабе времени; 4. Показ части изображения; 5. Наложение изображений; 6. Использование материала в любой последовательности Недостатки графопроекторов: 1. Необходимость смены пленок вручную 2. Каждый способ нанесения изображений требует соответствующего типа прозрачной пленки 3. Громоздкость (даже мобильные варианты весят около 10 кг) 4. При необходимости изменить размер изображения придется перемещать сам проектор. Лекция №4 ТЕМА: Мультимедийные средства (ММС). Видеопроекторы Цели лекции: • Рассмотреть классификацию мультимедийных средств (ММС), их достоинства и недостатки; • Ознакомиться с видеопроекторами и их возможностями, технологиями формирования изображения. Мультимедийные средства (аудиовизальные) - интерактивные средства, позволяющие одновременно проводить операции с неподвижными изображениями, видеофильмами, анимированными графическими образами, текстом, речевым и звуковым сопровождением. Его использование позволяет повысить самостоятельность и ответственность учащегося, выстроить обучение в соответствии с интересами, целями учащегося. В современном понимании мультимедийными средствами называют совокупность цифровых и программных ТСО. Включение компьютера в состав системы ТСО позволяет называть мультимедийной системой. Возможность работы с цифровыми сигналами является основным преимуществом мультимедийных средств, поскольку использование универсальных входных и выходных параметров позволяет создавать различные наборы технических средств в зависимости от поставленных учебных задач. Работа некоторых средств возможна без использования компьютера. Например, современный мультимедийный проектор не всегда нуждается в подключении к компьютеру. В таких случаях он позволяет подключить видеокамеру, цифровой фотоаппарат, флеш – карту, документ – камеру, смартфон. Виды мультимедийных средств обучения (МСО): - светотехнические (учебные видеофильмы, диа- фильмы и пр.); - звукотехнические (учебные CD, магнитофонные записи, лингафонное оборудование и др.); - средства программного обучения (обучающие программы, web-технологии, сайты, блоги, базы данных, форумы, чаты, тестовые модули и пр.) Мультимедийные средства предоставляют следующие возможности для повышения эффективности процесса обучения: - одновременное использование нескольких каналов восприятия в процессе обучения, что позволяет достичь интеграции информации, доставляемой различными органами чувств; - имитация экспериментов и сложных реальных процессов; - визуализация абстрактной информации и динамических процессов; - развитие когнитивных структур личности, включающих изучаемый материал в учебный, социальный, исторический контексты и формирующих системную интерпретацию изучаемого материала для учащихся. Фактически основной смысл применения средств мультимедиа в образовании сводится к реализации традиционного дидактического принципа наглядности и более современного принципа интерактивности в процессе обучения в новых условиях развития образования и научно-технического процесса. Также существуют сложности и недостатки применения мультимедийных средств: - не все учащиеся и не в любой учебной ситуации могут воспользоваться той свободой, которую предоставляют мультимедийные средства в процессе организации самостоятельной работы и в самообучении; - рассеивание внимания. При использовании сложных и запутанных способов представления информации, нарушении логики изложения материала в угоду красочности и насыщенности предоставляемой информации часто возникает рассеивание либо отвлечение внимания учащихся; - отсутствие выборочной обратной связи зачастую приводит к невозможности учитывать индивидуальные особенности учащегося; - ограниченность компьютерного моделирования. Никакое мультимедийное средство обучения не сможет в полной мере заменить натуральные объекты и реальные опыты; - недостаточная подготовленность педагогов и обучающихся к использованию в своей работе средств мультимедиа, а также в процессе организации совместной познавательной деятельности. В связи с этим ряд традиционных форм и методов обучения не сочетается с применением ММС и требует своего совершенствования; - достаточно высокая сложность создания мультимедийных материалов и продуктов. К мультимедийным средствам могут быть отнесены видеопроекторы. Видеопроектор представляет собой оптико – электронный прибор для воспроизведения на внешнем экране движущегося или неподвижного изображения со звуковым сопровождением. В отличие от обычных проекторов (диа- и эпипроекторов) изображение в видеопроекторе формируется в цифровом виде электронным путем, а само изображение состоит из отдельных точек (пикселей) одинакового размера, каждая из которых имеет свою яркость и цвет. Основными характеристиками видеопроекторов, определяющими качество изображения, являются: 1. Световой поток, освещенность, контрастность. 2. Поддерживающее разрешение. 3. Возможность подключения внешних устройств. 4. Выполняемые функции. При выборе видеопроекторов для учебных целей обычно ориентируются на приборы со световым потоком 1500-2600 лм (для небольшой и средней вместительности). Основные форматы изображения мультимедиа- проекторов имеют соотношение сторон 4:3 (обычное телевидение) или 16:9 (DVD- формат), хотя в некоторых современных проекторов предусматривается исполнение форматов 1:1, 16:10 и др. Качество получаемого изображения во многом зависит от используемой технологии его получения. К настоящему времени для видеопроекторов, применяющихся в учебном процессе, используются три технологии формирования изображения: 1) Жидкокристаллическая (ЖК) технология – LCD-матрицы. ЖК- проекторы сейчас относятся к числу самых дешевых и распространённых. В простейшем ЖК- проекторе используется одна ЖК- матрица (обычно имеющая размеры от 0,5 до 3,5 дюймов по диагонали). Матрица имеет пиксельную структуру и иготовляется из органических жидких кристаллов, которые в зависимости от приложенного электрического напряжения поляризуются в различной степени, пропуская при этом больше или меньше света от источника, расположенного с тыльной стороны матрицы. Жидкие кристаллы реагируют только на напряжение, не потребляя при этом тока, что делает управление матрицами весьма экономичным. Каждый пиксель ЖК-матрицы состоит из трех субпикселей для получения цветного изображения точки. Матрица является основынм компонентом проектора, именно с ее помощью формируется видимое изображение, в дальнейшем передаваемое через объектив к экрану. Так как ЖК- матрица работает на просвет, то создать абсолютно непрозрачный участок в условиях яркого и мощного освещения она не способна. К достоинствам ЖК-проекторов можно отнести низкубстоимоть, и малую массу (от 2,5 кг), высокую яркость, резкость, насыщенность цветов, простоту конструкции, отсуттсувие мерцания изображения, широкие пределы масштабирования. Основными недостатками ЖК-проекторов являются: сравнительно невысокая констрастностьизображдения (обычно не выше 1000:1, по сравнению с DLP-проекторами, имеющими контрастность до 6000:1) и недлстатоно глубокий черный цает, необходимость активного охлаждения из-за нагрева матрицы от мощной лампы, в связи с чем может быть громким шум вентилятора, эффект пикселизации при просмотре с небольших расстояний. Принято считать, что LCD-проекторы наиболее предпочтительны для демонстрации статических изображений, компьютерных презентаций, лекций и т.п. 2) Микрозеркальная технология (DLP). В DLP - проекторах для формирования изображения используется DMD-чип. DMD — это полупроводниковый чип, на котором расположены микрозеркала, способные отклоняться, занимая два возможных положения. Таким образоммикрозеркало отражает свет лампы на экран, либо на поглотитель света (радиатор). При разрешении проектора 1920x1080, на DMD-чипе будут расположены 1920 * 1080 таких зеркал, то есть… 2 073 600 зеркал, каждое из которых в любой момент времени находится в одном из двух положений, отражая свет на экран, либо прочь – на радиатор, так на экране формируется чёрно-белое изображение. Устройство DLP – проектора изображено на рисунке 5. Для формирования изображения используется DMD-чип. Для создания оттенков серого, положение микрозеркал переключается тысячи раз в секунду, то есть воспринимаемый зрителем серый цвет означает постоянную смену белого и чёрного. Чтобы получить цветное изображения, между DMD чипом и линзой расположено вращающееся цветовое колесо. В простейших проекторах оно разделено на красный, зеленый, синий и прозрачный сегменты (для повышения яркости). DMD чип формирует по очереди изображение для каждого сегмента. Проходя через цветовое колесо, чёрно-белое изображение с DMD-чипа окрашивается в соответствующий цвет, на экране поочерёдно отображаются красный, зелёный, синий и бесцветный компоненты картинки. Однако, это происходит настолько быстро, что зритель не успевает заметить мерцание, итоговое цветное изображение формируется у него в голове. Во многих проекторах используются другие дополнительные цвета на цветовом колесе. Рисунок 5 – Устройство DLP – проектора В сравнении с LCD- проекторами основные достоинства DLP – проекторов заключается в следующем: 1) Более мощный полезный световой поток, который в LCD- проекторах уменьшен за счет потерь при прохождении света через матрицу. Кроме того DMD-матрицы расположены намного ближе друг к другу, в отличие от LCD, что еще больше увеличивает общую яркость изображения; 2) DMD-матрица нагревается значительно меньше, чем LCD-матрица; 3) Миниатюрные размеры DMD-матрицы и компактное размещение элементов проектора позволяют создавать очень небольшие и легкие проекторы (менее 1 кг); Основными недостатками DLP – проекторов являются: 1) Вероятность залипания зеркал в результате их несвоевременного срабатывания, что может снизить качество изображения; 2) Длительный просмотр изображений на DLP – проекторах вызывает большую утомляемость и дискомфорт у некоторых зрителей по сравнению с просмотром на LCD- проекторах, где обеспечивается гораздо более естественный механизм получения изображения, аналогичный кинопроеекции. 3) Технология LCoS (D-ILA или SXRD). Принцип работы современногоLCoS-проектора основан на использовании отражающих ЖК-матриц. Так же, как и DLP-технологии, LCoS использует эпипроекцию вместо традиционной диапроекции, свойственной LCD. На полупроводниковой подложке LCoS-кристалла расположен отражающий слой, поверх которого находится жидкокристаллическая матрица и поляризатор. Под воздействием электрических сигналов жидкие кристаллы либо закрывают отражающую поверхность, либо открываются, позволяя свету от внешнего направленного источника отражаться от зеркальной подложки кристалла. Как и в LCD-проекторах, в LCoS-проекторах сегодня используются в основном трёхчиповые схемы на основе монохромныхLCoS-матриц. Так же, как и в технологии 3LCD для формирования цветного изображения обычно используются три кристалла LCoS, призма, дихроичные зеркала и светофильтры красного, синего и зелёного цветов. Тем не менее, существуют одночиповые решения, в которых цветное изображение получается использованием трех мощных цветных быстро переключаемых светодиодов, последовательно дающих свет красного, зеленого и синего цвета. Мощность их света невелика. Основное назначение LCoS-проекторов – работа в больших залах. Контрастность самой матрицы может достигать 5000:1 и боле при высокой точности изображения. Выпускаемые сейчас LCoS-проекторы имеют световой поток от 1000 до 7000 лм. Основными достоинствами LCoS- проекторов являются высокий коэффициент заполнения матрицы, отличное качество изображения, устойчивость к мощному световому излучению, высокая контрастность, а недостатками – высокая стоимость ламп, значительная масса и габариты, высокая цена. Лекция №5. ТЕМА: Интерактивные проекторы. Основные проекционные характеристики. Цели лекции: • Рассмотреть возможности интерактивных проекторов; • Изучить основные проекционные характеристики. Интерактивный проектор представляет собой обычный видеопроектор, снабженный встроенными инфракрасными видеодатчиками (датчиками), которые способны определять положение специальной указки или маркера с инфракрасным излучателем, перемещаемого преподавателем или учащимся на поверхности доски. Программное обеспечение, управляющее работой системы, устанавливается на обычном компьютере. На рисунке 6 показан пример интерактивного проектора производиетляVotum. Рисунок 6 - Интерактивный проектор производителя Votum Система с интерактивным проектором более компактна и экономична, чем комплект проектора и интерактивной доски, поскольку с его помощью можно превратить любую подходящую поверхность (аудиторную маркерную доску, стену) в интерактивное пространство. Таким образом, интерактивный проектор не требует применения специальной и очень дорогой интерактивной доски. Стоимость интерактивного проектора немного выше обычного видеопроектора. Указка или маркер проектора снабжены инфракрасным излучателем; излучатель указки располагается на ее конце, маркера – на торце, обращенным к зрителям (проектору). Для работы на большом экране указки выполняют телескопическими. С их помощью удобно отмечать элементы изображения или текста, но они малопригодны для ведения записей на экране, поэтому последние выполняются с помощью маркера. Основные технические возможности интерактивных проекторов, соответствуют характеристикам видеопроекторов. Интерактивные проекторы имеют следующие преимущества: 1) Отказ от различных дополнительных устройств – интерактивной доски (она заменяется любой подходящей поверхностью) или интерактивной приставки (она встроена в проектор); 2) Возможность управления проектором на расстоянии; 3) Высокая мобильность, возможность быстрого монтажа при выездных мероприятиях, на конференциях и т.п.; Но есть и недостатки: 1) Не поддерживают сенсорную (пальцевую) технологию работы с изображением; 2) Имеют сравнительно низкую скорость распознавания касания, поэтому быстро рисовать и передвигать объекты на экране затруднительно. По этой причине интерактивный проектор снабжается минимальным набором функций, хотя этот недостаток постепенно устраняется с внедрением новых технологий и программного обеспечения; 3) При получении на обычном проекционном экране затруднительно использование маркера из-за прогибания поверхности экрана за счет усилия нажатия при письме. Делать записи при помощи указки практически невозможно. При выборе проектора следует обратить внимание на его параметры. Основные параметры проекторов:  • Масса; • Разрешающая способность (разрешение); • Яркость; • Технология. По этим параметрам и классифицируют проекторы. Обычно в качестве основного параметра классификации выбирают массу проектора. По этому параметру проекторы условно разделяют на: • ультрапортативные  -  до 4,5 кг; • портативные - 4,6 - 9 кг; • переносные - 9,1 - 18 кг; • стационарные - более 18 кг. Для мобильных презентаций, докладов с участием нескольких человек конечно лучше всего подойдут ультрапортативные проекторы, помещающиеся в небольшой сумке или кейсе.  Для презентаций с участием пары десятков человек в небольшом зале потребуется более яркий проектор - портативный или переносной проекторы.  Там где требуется большая яркость на больших экранах: кинотеатры, концертные площадки используют стационарные проекторы. Компьютерное изображение формируется из отдельных цветных точек, их количество по ширине и высоте  кадра называется разрешением картинки (изображения).  Стандартные разрешения обозначаются как: • VGA - 640x480; • SVGA - 800x600; • XGA  - 1024x768; • SXGA - 1200x900; • QXGA - 1600x1200. Чем выше разрешение, тем более мелкие детали могут быть различимы в изображении, тем менее заметна точечная структура изображения.  Для показа диаграмм, графиков достаточно разрешения 800х600 пикселей, для показа чертежей, мелких текстов 1024х768. Наибольшие разрешения (1600х1200) используются в кинотеатрах для показа кинофильмов на больших экранах.  Яркость - один из важнейших параметров.  Яркость проектора определяет наибольший размер экрана, на котором еще можно получить качественное контрастное изображение, особенно  при наличии внешнего освещения в помещении. Чем больше экран, тем бледнее на нем будет изображение. Яркость проектора (точнее световой поток проектора)  измеряется в специальных единицах, люменах. Эти единицы характеризуют среднюю яркость изображения осредненную  по  всей площади экрана.  В домашнем кинотеатре при просмотре в темной комнате обычные значения яркости используемых проекторов 700-1200 люменов. Для небольших конференц-залов с размером экрана 2,0х1,5 метра и демонстрации при некотором искусственном освещении необходимо иметь проектор 3000-3500 люменов.  Технология - определяется типом элемента и способом формирования изображения.  В настоящее время применяются следующие основные технологии: • LCD; • DLP; • LCoS (D-ILA) (подробно рассмотрены в лекции №4). Среди остальных параметров, на которые следует обратить внимание, можно отметить следующие: • Срок службылампы, измеряемый в часах.  Обычные значения - 2000 ч. Этого хватит на 500 дней ежедневного  4-х часового просмотра. Лампы продаются,  и в случае перегорания могут быть легко заменены. При этом надо помнить, что стоимость лампы от 400$. Поэтому надо быть аккуратным при выключении проектора - сначала выключать лампу, а после ее охлаждения (около 70-80 сек) питание проектора. • Контрастность - определяется соотношением между освещенностью «белых» и «черных» участков изображения  в отсутствии постороннего освещения, т.е. в полной темноте. Чем выше контрастность, тем более качественное изображение. Особенно заметно влияние этого параметра при просмотре кино в полной темноте.   Типичное значение 600:1. В DLP-проекторах контрастность может достигать 3000:1. • Размер изображения и дистанция проецирования - взаимосвязанные величины.  Эта зависимость определяется объективом проектора.  Обычно для каждого проектора указываются несколько значений дистанции проецирования и соответствующие им значения размера изображения. В некоторых моделях проекторов имеется возможность смены объектива. Следует помнить, что чем больше размер изображения, тем бледнее будет изображение для данного проектора. • Уровень шума, измеряемый в децибелах (дБ).  Шум, создаваемый работающими вентиляторами проектора, особенно заметен на тихих сценах при просмотре фильмов.  Допустимыми значениями шума принято считать 30-34 дБ. Наилучшие по этому показателю модели проекторов создают шум всего 27-28 дБ.  • Формат изображения     - это соотношение между его горизонтальными и вертикальными размерами.  Обычные телепередачи имеют видео формат 4:3 (или 1.33:1). Этот же формат имеют компьютерные изображения.  16:9 (или 1,78:1) – так называемый HDTV или киноформат, который используется при съемках широкоэкранных фильмов. Самое распространенное применение экранов такого формата в домашних кинотеатрах. • Возможность коррекции трапецеидальных искажений. При правильной установке центр объектива и верхний край экрана должны примерно находиться на одном уровне. Если это условие не выполняется, возникает искажение изображения – оно принимает форму трапеции – в этом случае требуется коррекция. В современных проекторах эта функция как правило присутствует.  • Наличие встроенного динамика.  Это может быть полезно для проведения презентаций на выезде в помещениях без систем звукоусиления. Если есть возможность,  то конечно лучше использовать для качественного звучания отдельные усилители и аудиоколонки. Лекция №6 ТЕМА: Электронные доски, документ камеры, их конструкция и дидактические возможности. Цели лекции: • Рассмотреть возможности и конструкцию электронных досок, технологии определения координат маркера. • Ознакомиться с дидактическими возможностями документ – камеры. Интерактивная (электронная) доска — это сенсорный экран, подсоединенный к компьютеру, изображение с которого передает на доску проектор. Основное назначение интерактивной доски заключается не только в отображении информации, но и в возможности ее изменения, дополнения, корректировки, демонстрации готовых материалов, полученных как самостоятельно, так и с помощью компьютера. Интерактивная доска работает подобно компьютеру с очень большим экраном, к тому же управляемым не только с компьютера, но и с самой доски. В интерактивной доске объединяются проекционные технологии с сенсорным устройством, поэтому такая доска не просто отображает то, что происходит на компьютере, а позволяет управлять процессом презентации, вносить поправки и коррективы, делать цветом пометки и комментарии, сохранять материалы занятия для дальнейшего использования и редактирования. К компьютеру, и, как следствие, к интерактивной доске может быть подключён микроскоп, документ-камера, цифровой фотоаппарат или видеокамера. И со всеми отображёнными материалами можно продуктивно работать прямо во время занятия. Информация вводится преподавателем (студентом) с помощью специального маркера (пера, стилуса, а иногда просто пальца), который не оставляет видимых следов на экране при формировании изображения, т.е. фактически является имитацией пишущего устройства. Кроме того, управление может осуществляться с дистанционного пульта, с виртуальной клавиатуры на доске или с компьютера. Формируемое изображение появляется на доске по мере того, как прикосновение к определенным точкам доски будет преобразовано в электронный сигнал, а компьютер передаст его на видеопроектор, который спроецирует видимое изображение на доску, как на экран. Таким образом, набор компонентов – доска, компьютер, видеопроектор соединяются в замкнутую систему с обратной связью. Некоторые интерактивные доски могут работать в качестве обычных маркерных досок. На них можно вести записи цветными маркерами, стирать написанное, как на обыкновенной доске. Также некоторые модели интерактивных досок способны работать в режиме магнитной доски, если в качестве основы для ее поверхности используется стальной лист. Это позволяет при необходимости прикреплять к ней бумажные материалы (листы, плакаты, карты и пр.) с помощью держателей – фишек. Для всех современных интерактивных досок характерны высокая скорость слежения и точность определения позиции маркера, высококачественная пластиковая или стальная эмалированная поверхность, надежность, устойчивость к механическим воздействиям на поверхность. Помимо этого, отказ от мела и фломастеров делает учебный процесс на основе интерактивной доски более комфортным и гигиеничным (чистые руки и одежда, отсутствие меловой пыли). Интерактивная доска предполагает работу с видеопроектором, поэтому она является частью проекционной системы, выполняя роль проекционного экрана. При проецировании изображения существует два принципа – прямая и обратная проекция. При прямом проектировании проектор находится прямо перед поверхностью интерактивной доски. Они распространены наиболее широко, хотя и обладают очевидным недостатком: докладчик может загораживать собой часть изображения. Чтобы этого не было, проектор подвешивают под потолком как можно ближе к доске, объектив наклоняют вниз, а возникающие трапециевидные искажения компенсируют с помощью системы цифровой коррекции. При обратном проецировании проектор находится позади экрана. Существенно дороже и занимают в аудитории больше места, чем доски с прямой проекцией. Поскольку экран работает на просвет, возможны проблемы с видимостью изображения под большими углами. По внешнему виду электронные доски мало чем отличаются от обычных маркерных досок. В зависимости от способа установки доски прямой проекции могут быть настенными (рисунок 7, а), напольными или мобильными (на передвижной стойке, (рисунок 7,б), с дополнительными створками (рисунок 7,в) и настольными (рисунок 7,г). Доски с дополнительными створками предполагают использование центральной (неподвижной) части конструкции как электронной доски, а подвижные (боковые) створки выполняют роль маркерных. а) б) в) г) Рисунок 7 – Разновидности интерактивных досок прямой проекции: а) – настенная; б) – мобильная; в) – с дополнительными створками; г) – настольная Габариты большинства современных интерактивных досок составляют: по высоте – от 0,9 до 1,5 м, по ширине – от 1,2 до 2,5 м и более. Масса досок прямой проекции – от 6 до 50 кг, обратной проекции – до 200 кг и более. По способу определения положения маркера интерактивная доска может быть: • инфракрасная; • ультразвуковая; • оптическая; • сенсорная резистивная; • электромагнитная. Ультразвуковая и инфракрасная технология работает только с определенным маркером, который при соприкосновении с доской издает сигналы (ультразвуковые или инфракрасные), которые определяются детекторными рамками доски. На основании этих сигналов вычисляется местоположение маркера. Оптический способ определения позволяет работать с любым предметом: то, что подносится близко к поверхности доски «видят» инфракрасные датчики, определяя координаты, которые передаются на компьютер. Также работать с любым предметом позволяет сенсорная резистивная технология. Экраны этого типа состоят из двух слоев, между которыми находятся специальные датчики. При нажатии датчики срабатывают и определяют координаты касания. Электромагнитная технология позволяет работать только со специальным маркером, положение которого определяется поверхностными датчиками. К цифровым приборам для изготовления СДО можно отнести документ – камеру. Документ-камера — специальная видеокамера, предназначенная для передачи изображений документов (например, оригиналов на бумаге) в виде телевизионного сигнала или в какой-либо другой электронной форме. Документ-камеры позволяют получить и транслировать в режиме реального времени четкое и резкое изображение практически любых объектов, в том числе и трехмерных. Изображение, полученное с помощью документ-камеры, может быть введено в компьютер, показано на экране демонстрационной панели, передано через Интернет, спроецировано на экран посредством мультимедиа проектора. В учебном процессе документ-камеры упрощают работу с аудиторией. Поскольку передача данных происходит в режиме реального времени, камеры позволяют проводить видеоконференции и идеально подходят для удалённого обучения. В видеоголовку или корпус документ – камеры нередко встраивается микрофон, что очень удобно при проведении видеоконференций. Многие модели оснащаются блоком встроенной или внешней памяти, способным запоминать от одного до нескольких тысяч изображений и преедавать их на телевизор, монитор или проектор. В некоторых документ – камерах рпедусмотрен режим видеозаписи. В зависимости от конструкции и способа установки документ – камеры различают: портативные, настольные, стационарные и потолочные (рисунок 8). а) б) в) г) Рисунок 8 – Документ камеры: а) – портативные; б) – настольные; в) – стационарные; г) – потолочные Основные функции документ-камеры в учебном процессе: • демонстрация стационарных изображений и объектов (плоских или объёмных предметов); • способность увеличивать демонстрируемый объект, давая тем самым возможность рассмотреть мелкие детали плоского или объёмного изображения, которые даже при реальном просмотре плохо различимы; • служит средством динамической визуализации естественных процессов, состоящие из нескольких этапов или операций (демонстрация опытов или наблюдение за реальными процессами); • позволяет учителю демонстрировать сложные учебные действия (выполнение письменного задания, обучение заполнению бланков ЕГЭ); • помощь учителю и учащимся в динамической презентации результатов их работы (демонстрация изготовленных учащимися предметы или мелкие движущиеся объекты, когда нужно показать последовательность действий, освоенных учащимися при изучении предмета); • запись стационарных и динамических объектов, которой обладает документ-камера, позволяет сохранять увеличенные изображения и видеозаписи динамических процессов и учебных действий в виде файлов изображений и видеофайлов с целью их последующей демонстрации и изучения. Лекция №7 ТЕМА: Звуковые информационные средства. Цели лекции: • Рассмотреть физические основы звукотехники, основные способы записи и воспроизведения звука. Звуковые технические средства представляют собой комплекса аппаратуры, обеспечивающие качественную запись и воспроизведение звука. Их применимость в учебном процессе значительно ниже, чем визуальных средств, но является не менее важной. Звук представляет собой колебательное движение среды (обычно воздуха), которое воздействует на слуховой аппарат человека. Физические основы звукотехники К физическим характеристикам звука относятся частота, амплитуда колебаний, интенсивность, скорость распространения звуковых колебаний, звуковое давление и др. 1. Частота колебаний. Частотой звуковых колебаний называется число колебаний частиц упругой среды (в которой распространяются звуковые колебания) в единицу времени. Частота звуковых колебаний лежит в пределах 16 – 20000 Гц. Каждый конкретный человек воспринимает определенный диапазон частот (обычно несколько выше 16 Гц и ниже 20000 Гц). 2. Амплитудой звукового колебания называется наибольшее отклонение колеблющихся частиц среды (в которой распространяется звуковое колебание) от положения равновесия. Чем больше амплитуда колебаний, тем выше звуковое давление и громкость воспринимаемого звука. Уровень звукового давления (громкость звука) выражается в децибелах (дБ). 3. Интенсивностью звуковой волны (или силой звука) называется физическая величина, численно равная отношению энергии, переносимой звуковой волной в единицу времени через единицу площади поверхности, ориентированной перпендикулярно вектору скорости звуковой волны, то есть: Где W – энергия волны, t – время переноса энергии через площадку площадью S. [I] = 1Дж/(м2с) = 1Вт/м2. 4. Скоростью звука называется скорость распространения энергии звукового колебания. Для плоской гармонической волны фазовая скорость (скорость распространения фазы колебания (фронта волны), например, максимума или минимума, т.е. сгустка или разряжения среды) равна скорости волны. Скорость звука в любой среде  можно найти по формуле: где Е – модуль упругости среды (модуль Юнга), ρ- плотность среды. [] = м/с. 5. Звуковым давлением называется физическая величина, численно равная отношению модуля силы давления F колеблющихся частиц среды, в которой распространяется звук, к площади S перпендикулярно ориентированной площадки по отношению к вектору силы давления.  [P]= 1Н/м2 = 1Па. Основные способы записи и воспроизведения звука Впервые запись и воспроизведение звука осуществил выдающийся американский изобретатель Томас Эдисон в 1877 г. Он изобрел фонограф – восковой валик, на котором игла фонографа при вращении валика оставляла звуковую дорожку. Звуковые колебания передавались на иглу от мембраны, находящейся в рупоре. Так осуществлялась запись звука. Для воспроизведения звука использовался тот же валик, покрытый путем электролиза металлом. Игла фонографа, двигаясь по канавке, передавала колебательные движения на мембрану и рупор. Так воспроизводился звук. Этот способ записи звука называется механическим.В дальнейшем он был значительно усовершенствован. В 1888 г. была изобретена грампластинка, и на смену фонографу пришел граммофон. Его изобрел немецкий инженер Эмиль Берлинер. Ему удалось устранить такой недостаток фонографа, как невозможность тиражирования записей. Он отделил запись звука от воспроизведения и создал матрицу для штампования грампластинок. В это же время французский инженер Шарль Кро предложил портативный вариант граммофона – патефон. Его выпускала в Париже фирма «Пате» (отсюда и название – патефон). К концу XIX столетия начался век электричества, и в связи с этим изобретатели вели активные поиски новых способов записи звука. В 1888 г. Знаменитый русский физик А.Г. Столетов создал первый в мире фотоэлемент. Это открытие позволило русскому ученому А. Ф. Викшемскому разработать в 1889 г. аппарат для оптическойзаписи звука на светочувствительной ленте. Суть изобретения – в преобразовании звуковых колебаний в электрические и затем – в переменные световые. При освещении таким модулированным светом фотобумаги получается фотографическая фонограмма. Затем был найден способ воспроизведения звука с фотографической фонограммы. Его предложил в 1900 г. Русский инженер И.Л. Поляков. В 1928 г. Русские ученые П.Г. Тагер и А.Ф. Шорин разработали фотографический способ записи звука на кинопленке. Это изобретение способствовало созданию и развитию звукового кино. Третий способ записи и воспроизведения звука – магнитный.Его изобрел датский физик В. Паульсен в 1898 г. Он предложил записывать звук на стальную проволоку. Магнитный способ основан на свойстве ферромагнитных материалов намагничиваться под воздействием магнитного поля и сохранять состояние намагниченности при снятии магнитного поля. В 1928 г. Было предложено вместо проволоки использовать бумажную ленту, на которую наносили порошок окиси железа. В дальнейшем бумагу заменили лентой с хлопчатобумажной или лавсановой основой. Такая лента применяется и в современных магнитофонах. Звуковые технические средства – комплексы аппаратуры, обеспечивающие запись и воспроизведение звука. В этом комплексе носителями информации являются грампластинки, магнитофонные записи на кассетах, магнитная лента, гибкие магнитные диски, лазерные (оптические) диски. Грамзапись (граммофонная запись) – механический вид записи звука на диске (пластинке) из синтетических материалов. В период в стране было налажено производство целых фонотек для школ, много познавательных пластинок выпускалось для домашнего использования. Были созданы серии учебных грампластинок. Это комплекты к учебникам иностранного языка (английского, немецкого, французского) для всех классов, фонохрестоматии по истории, литературе и для начальных классов, звуковые пособия к учебникам русского языка и литературы для национальных школ, комплекты грампластинок для уроков физического воспитания, музыки, диктанты по математике. Магнитофонные записи– магнитная запись звука на магнитную ленту. Запись и воспроизведение осуществляются при помощи магнитофона (диктофона). В зависимости от дидактической задачи магнитофонные записи монтируют в определенной системе и воспроизводят в процессе занятий. Магнитные ленты являются аналогом обычных музыкальных кассет. Устройство, обеспечивающее работу с магнитной лентой, называется стриммером. Стриммеры представляют собой лентопротяжный механизм, аналогичный магнитофонному. Стриммер относится к устройствам с последовательным доступом к информации (надо воспроизвести всю запись, чтобы дойти до нужной) и характеризуется гораздо меньшей скоростью записи и считывания информации по сравнению с дисководами. Основное назначение стриммеров – создание архивов данных, резервного копирования, надежное хранение данных. Информация на лентах записывается параллельно по дорожкам. Накопители на магнитных лентах бывают рулонного и кассетного типов. Емкость современных стриммеров может достигать нескольких десятков Гигабайт (Гб). Гибкие магнитные диски,или флоппи-диски, являются наиболее распространенными носителями информации для воспроизведения на компьютере. Наиболее популярны гибкие диски размером 3,5 (дюйма). Диски называются гибкими потому, что пластиковый диск, расположенный внутри защитного конверта, действительно гнется. Именно поэтому защитный конверт изготовлен из твердого пластика. Диск покрывается сверху специальным магнитным слоем, который обеспечивает хранение данных. Информация записывается с двух сторон диска по дорожкам, которые представляют собой концентрические окружности. Плотность записи данных зависит от плотности нанесения дорожек на поверхность, так называемого числа дорожек на поверхности диска, а также от плотности записи информации вдоль дорожки. Защитный конверт диска имеет область доступа к данным и средства закрепления диска на кронштейне внутри дисковода для обеспечения вращения диска. Диск имеет также окошко защиты от случайной записи. Для обращения к диску, установленному в дисководе, компьютер использует специальные имена. Как правило, дисководу для считывания информации с 3,5-дюймового диска присваивается имя в виде латинской буквы с двоеточием А:, а для 5,25-дюймового или второго 3,5-дюймового – в виде латинской буквы с двоеточием В:. Наличие после буквы двоеточия позволяет компьютеру отличить имя дисковода от буквы. Правила работы с дисками рекомендуют не дотрагиваться до поверхности диска руками, не держать диск вблизи сильного магнитного поля, не подвергать его нагреванию. Лучше всего сделать его копию на случай выхода диска из строя. Лазерные, или оптические, диски внешне напоминают обычный музыкальный компакт-диск. Благодаря незначительным размерам и большому объему хранимой информации, надежности и долговечности лазерные диски стали популярными носителями информации. Объем информации, хранящейся на лазерном диске диаметром 120 мм, достигает 650 Мегабайт (Мб), что соответствует информации звукового файла длительностью 74 мин. Название диска определяется методом записи и считывания информации. Информация на дорожке создается мощным лазерным лучом, выжигающим на поверхности диска впадины, и представляет собой чередование впадин и выступов. При считывании информации островки отражают свет лазерного луча и воспринимаются как единица (1), впадины не отражают луч и соответственно воспринимаются как ноль (0). Бесконтактный способ считывания информации с помощью лазерного луча определяет долговечность и надежность компакт-дисков. Как и магнитные диски, оптический диск относится к устройству с произвольным доступом к информации. Лекция №8 ТЕМА: Вспомогательное оборудование и учебная мебель. Цели лекции: • Изучить виды и конструкции аудиторных досок. Подставки для ТСО, трибуны, мебель, указки, плакатницы, системы затемнения, лифтовые и рельсовые системы и их технические характеристики. Непременным и обязательным атрибутом любой аудитории является учебная мебель. С точки зрения организации учебного процесса главным требованием к учебной мебели является ее функциональное соответствие конкретному педагогическому процессу. К учебной мебели для лекционной аудитории принято относить: -столы и стулья; -трибуны (кафедры); -аудиторные доски; -мольберты; -шкафы, тумбы и т.п. Доски для учебных помещений Аудиторная доска — используемая в образовательных учреждениях поверхность, на которой преподаватель и ученики могут писать или рисовать для пояснения изучаемого материала. К настоящему времени разработано и используется большое число разнообразных видов аудиторных досок, различающихся своими возможностями, конструкциями и т.д. Аудиторные доски классифицируют по следующим признакам: 1) По назначению и конструкции: - для оперативной записи (обыкновенные, створчатые, раздвижные, ленточные, нестандартные, мольберты, лекционные блоки); - электронные доски (копирующие, интерактивные), - информационные доски (комбинированные, многофункциональные, специализированные); 2) По способу фиксации отображаемой информации: - меловые, - маркерные, - магнитные; 3) по способу установки: - стационарные, - передвижные; 4) По цвету и фактуре рабочих поверхностей: -зеленые, -коричневые, -белые, -серые и т.д. Меловые, маркерные и магнитные доски, мольберты и флип–чарты В зависимости от способа использования принято различать меловые (маркерные, магнитные) доски переносные и стационарные. Меловые доски остаются одним из наиболее важных компонентов оснащения учебной аудитории. Она располагается на передней стене аудитории на высоте 0,9 м над уровнем пола или подиума. Из большого числа конструкций меловых досок можно выделить доски: -обыкновенные; -створчатые; -раздвижные; 1) Доски обыкновенные бывают с односторонними (рисунок 9,а) и с двусторонними рабочими поверхностями (рисунок 9,б). а) б) Рисунок 9 – Односторонние и двусторонние доски 2) Доски створчатые имеют дополнительные поворотные рабочие поверхности. Они могут иметь максимальную рабочую поверхность без увеличения общих габаритов доски по сравнению с другими досками, поскольку записи могут производиться с обеих сторон каждой створки (рисунок 10). Рисунок 10 – Створчатая доска (четырехстворчатая доска) 3) Доски раздвижные могут быть изготовлены с рабочими поверхностями, перемещающимися горизонтально или вертикально. Перемещение подвижных секций может осуществляться как вручную, так и с помощью электропривода. Преимуществом меловых досок является простота конструкции, практичность, износостойкость и долговечность. С поверхности доски без труда стирается мел обычной тряпкой или губкой. Минусы меловых школьных досок: -Самым существенным минусом является присутствие меловой пыли во время работы с мелом. Пыль может негативным образом отразиться на находящейся в кабинете технике; - Также меловые доски пачкают одежду, у некоторых людей мел и вовсе может вызывать аллергию. Маркерные доски имеют тоженазначение, что и меловые, но отличаются способом ввода информации на ее поверхность. Их конструктивной основой является стальной лист, окрашенный специальным белым лаком или жаропрочной эмалью белого цвета с последующей термообработкой. Наличие стального листа в качестве основы делает такие доски магнитными. Поверхность доски приспособлена для прикрепления ней иллюстративных материалов (плакатов, документов, чертежей, рисунков), записи стираются сухим очистителем или просто сухой губкой. Мольберты представляют собой разновидность легких переносных досок с установленными на них магнитно — меловыми или магнитно — маркерными поверхностями (рисунок 11, а). Мольберты изготавливаются односторонними и двусторонними, устанавливаются на треножнике или стойке с регулируемой или постоянной высотой. Особенностью мольбертов является возможность их оперативной установки в любой подходящей аудитории, легкость транспортировки. Флип-чарты (лекционные блоки) — это разновидность мольбертов, снабженные бумажным альбомом с перекидными или откидными листами большого формата (рисунок 11, б). Они предназначены для письма маркером. Достоинством флип — чартов является возможность во время лекции вернуться к ранее написанной информации, или же заранее подготовить необходимые иллюстрации. а) б) Рисунок 11 — магнитный мольберт (а) и флип — чарт (б) Электронные доски В настоящее время выпускается два вида электронных досок — копирующие и интерактивные. При использовании копирующих досок изображение наносится на поверхность прозрачных досок с помощью цветных маркеров. Специальное сканирующее устройство, расположенное на боковом торце доски, считывает изображение и преобразует его в цифровую форму. Основное назначение интерактивной доски заключается не только в возможности оперативного вычерчивания рисунка и изменения его компонентов, но и в работе подобно компьютеру с большим экраном. Подробнее об электронных досках, их конструкциях и дидактических возможностях описано в лекции №6. Информационные доски Информационные доски — это аудиторные или офисные доски небольших размеров с различных покрытием. Их чаще всего используют в качестве дополнительных досок для рисования, размещения информации, заметок, карт и т. д. В зависимости от способа фиксации демонстрируемых материалов на плоскости доски, а также конкретного назначения информационные доски могут быть маркерными, магнитными, пробковыми, тканевыми, перфорированными. Для расширения возможностей демонстрации различных материалов и оперативного отображения информации нередко используются сочетания разных видов досок в одной конструкции. Такие доски называют комбинированными. Наиболее часто используется сочетание магнитно — маркерной доски, что дает возможность одновременно размещать разнородную информацию, использовать крепление материалов (рисунок 12) Рисунок 12 — Пример комбинированной доски Многофункциональные доски как и комбинированные, обычно содержат две рабочие поверхности, выполненные из разных материалов. В отличие от комбинированных, эти доски не объединяют разные компоненты на одном поле доски, а существуют индивидуально, но связаны с общей основой. Специализированные доски достаточно редко используются в учебном процессе и обычно применяются вне учебных аудиторий для опубликования различных объявлений, расписаний, сообщений, рекламы и т.д. Вспомогательные технические средства К вспомогательным средствам относятся различные дополнительные устройства устанавливаемые в учебной аудитории для обеспечения удобства управления аппаратурой, создания оптимальных условий наблюдения(подставки для ТСО, трибуны, мебель, указки, плакатницы, системы затемнения, лифтовые и рельсовые системы). Рассмотрим некоторые из них. - Подставки для технических средств обучения необходимы для рационального размещения применяемых приборов в аудитории. Они могут быть передвижными, переносными, складными, стационарными. Ряд вариантов исполнения подставок для ТСО, выпускаемых различными производителями, приведен на рисунке 13. Рисунок 13 — Поставки для технических средств обучения (примеры) - Плакатницы применяют для демонстрации учебных плакатов.Иногда они же служат и для хранения плакатов. Существует несколько конструкций плакатниц: с перемоткой, магазинные и т. д. При использовании плакатниц с перемоткой плакаты одинаковой ориентации склеиваются в одну общую ленту, концы которых закрепляются на двух параллельных валах, один из которых соединен с приводом (ручным или электрическим). Достоинствами таких плакатниц является отсутствие дополнительного обслуживания, они не рассеивают внимание учащихся, однако сама конструкция занимает довольно много места и требует стационарной установки. Магазинныеплакатницы представляют собой раму с натянутыми тросами, подвешиваемую к потолку. Плакаты прикрепляются к тросам и могут перемещаться вдоль них вручную, например, с помощью длинной указки. Рельсовая система представляет собой совокупность различного вида учебных досок, экранов и подставок для технических средств, объединенных в пределах одной базовой конструкции. Основным элементом такой конструкции является монорельс — планка определенного сечения длиной 2-2,5 м. К монорельсу подвешивается и могут свободно перемещаться вдоль него различные демонстрационные устройства — экраны, доски, полки для телевизора, видеопроектора и т. д. (рисунке 14). Рисунок 14 - Рельсовая система (пример) Лифтовые системы предназначены для крепления проекционной аппаратуры на потолке аудитории и используется в высоких помещениях. В нерабочем состоянии проектор поднят вместе с платформой и скрыт от зрителей под подвесным потолком или раздвижными дверцами. При необходимости проектор опускается на требуемую высоту. Лекция №9 ТЕМА: Оснащение учебных помещений.Общие требования к учебным аудиториям. Цели лекции: • Ознакомиться с общими требованиями к учебным аудиториям, структурой учебной аудитории, выбором ТСО в составе комплекса для размещения в учебном помещении, размещением учащихся в аудитории. Аудитория — помещение, предназначенное для устных выступлений перед публикой в учебном заведении или ином общественном здании. Особенностями аудитории является наличие ориентированных в одном направлении мест для слушателей, возвышения в передней части, трибуны и/или стола лектора и соответствующего презентационного оборудования. Учебные аудитории классифицируются по вместимости и по функциональному назначению. По вместимости различают: групповые аудитории (на 25 человек), полугрупповые (12-13 человек) и лекционные (50 человек и более). По функциональному назначению лекционные аудитории делятся на две группы: -неспециализированные, -специализированные для проведения лекций с демонстрацией опытов (физические, химические и другие). В лекционной аудитории можно условно выделить три основные зоны, выполняющие определенные функции (рисунок 15): 1)рабочая зона преподавателя, 2) зона учащихся, 3) зона для прохода между рабочей зоной преподавателя и зоной учащихся. Рисунок 15 – Зонная структура лекционной аудитории Рабочая зона преподавателя занимает переднюю часть аудитории. В пределах этой зоны обеспечивается вся рабочая деятельность преподавателя, включая и управление элементами комплекса технических средств. В ней размещается необходимое оборудование (кафедра, стол преподавателя со стулом, компьютер, аудиторная доска и т. п), рабочая зона преподавателя должна быть приподнята над плоскостью пола аудитории за счет подиума высотой до 0,25 м. Глубина подиума должны быть не менее 1,5 м, а ширина прохода между ним и первым рядом — не менее 1,1 м. В зоне учащихся располагается учебная мебель (столы, стулья). Зона для прохода учащихся используется для их перемещения к рабочим столам и в обратном направлении. Она располагается между рабочей зоной преподавателя и зоной размещения студентов и иногда используется для размещения некоторых видов проекционной аппаратуры (чаще всего графопроектора) при наличии прохода достаточной ширины (1,5-2 м). В состав комплексов для учебных аудиторий могут быть включены самые разные устройства: - системы прямой или обратной проекции, включающие проекторы и экраны любых размеров, конструкций и конфигураций; - документ-камеры, позволяющие отобразить на экране печатный документ; - электронные интерактивные доски и планшеты; - системы озвучивания для аудиторий и лекционных залов и т.п. Научная организация рабочих мест преподавателя и учащихся должна учитывать гигиенические, психологические характеристики преподавателя и учащихся, технические требования к используемой аппаратуре, включая требования техники безопасности при работе с ней. Общими функциональными требованиями к проектированию лекционных аудиторий являются: -полное соответствие функциональному назначению; -возможность беспрепятственной и быстрой эвакуации людей из аудитории; -создание оптимальных условий для наблюдения демонстрируемых дидактических материалов, записей преподавателя на доске, конспектирования лекций; -создание оптимальных условий для обеспечения хорошей слышимости звукового сопровождения лекции; -обеспечение необходимого светового режима для учащихся как при естественном, там и при искусственном свете; -техническое оснащение лекций (технические средства обучения и вспомогательное оборудование), -оснащение удобной мебелью. Оптимальное сочетание и соблюдение требований создает благоприятную обстановку для обучения. Архитектурно — строительные требования к учебным помещениям обеспечиваются соблюдением установленных строительных норм и стандартов, применением современных строительных и отделочных материалов, оборудования и мебели, надлежащей планировкой помещений (площади, объема и высоты помещений). Гигиенические требования определяют безвредные и безопасные условия жизнедеятельности человека, условия отопления, воздухообмена, уровень естественного и искусственного освещения. Нормальные условия учебного труда обеспечиваются прежде всего правильным сочетанием двух основных санитарно — гигиенических параметров — температуры и влажности воздуха в учебном помещении. Оптимальная температура воздуха в аудитории должна составлять 18-20 С, а относительная влажность — 40-50%. в летнее время допускается изменение температуры воздуха в помещениях от 18 до 25 С, в зимнее - от 17 до 22 С. Для нормального функционирования лекционной аудитории необходимо обеспечить: -оптимальную площадь, объем и габариты учебного помещения с учетом размещения рабочих мест учащихся и преподавателя, инженерные коммуникации, места установки и хранения необходимых технических средств обучения и дидактических материалов, -достаточную освещенность, отчетливую видимость и разборчивость каждым учащимся всех записей преподавателя и демонстрируемых им дидактических материалов, хорошую слышимость звукового сопровождения лекции; -эффективность считывания информации, восприятия изображения, выбора цветов, расположения на экране текста и рисунков, -возможность размещения на каждом рабочем столе учащегося конспектов, тетрадей, пособий, а при необходимости учебно-наглядных пособий, -хороший обзор преподавателем всех рабочих мест учащихся, -оптимальную организацию рабочего места преподавателя: досягаемость и возможность оперативного использования на лекции необходимых ТСО и дидактических материалов, управления техническими средствами и т. д. Лекция №10 ТЕМА:Основы расчета технического оснащения лекционной аудитории. Цели лекции: • Изучить основы расчета вспомогательных, светотехнических и акустических характеристик ТСО и параметров размещения. Основы расчета вспомогательных параметров Ознакомление с основными видами учебной мебели и вспомогательного оборудования позволяет рассчитать параметры расстановки этих элементов с учетом существующих нормативных требований. Рекомендуемые параметры размещения оборудования и учебной мебели в типовой лекционной аудитории: - lэсрасстояние между столом преподавателя и меловой доской не менее 1 м; - l1 расстояние между меловой доской и первым рядом аудиторных мест не менее 2 м; - L1 расстояние между экраном и спинками стульев первого ряда не менее 3 м; - hвд расстояние от верхней кромки рабочей поверхности меловой доски до пола (или подиума) не более 2,3 м; - lбд ширина (длина) меловой доски или блока досок не менее 4 м; - hподвысота подиума в рабочей зоне преподавателя не более 0,25 м; - bпод ширина (глубина) подиума не менее 1,5 м; - bс ширина (глубина) демонстрационного стола 0,75 м; - hд высота нижней кромки доски по отношению к полу (или подиуму — при его наличии) не менее 0,9 м; - Haвысота аудитории не менее 3,3 м; - угол превышения луча зрения сидящего на последнем ряду студента не менее 3º; - угол зрения зрителя первого ряда на верхнюю кромку экрана не более 45º; - hпн высота уровня глаз сидящего зрителя (плоскости наблюдения) над уровнем пола 1,2 м; - Laмаксимальная длина аудитории (до 100 учащихся) 20 м. Расчет вспомогательных характеристик заключается в вычислении параметров размещения учебной мебели: • количества продольных колонн Kcт аудиторных столов, • количества Nк столов в каждой колонне (т. е. количества рядов), • количества Nуч учащихся, размещаемых в аудитории, • расстояния hот плоскости наблюдения до нижней кромки изображения • количества стульев, удельной площади Sуд и удельного объема Vуд, • минимального размера hзн условного отображаемого знака на экране (доске) • возможной высоты Hпроецируемого изображения на экране Исходные данные включают две группы величин - заданные (не подлежащие изменению) и выбранные, значения которых при необходимости можно изменять в определенных пределах. К заданным значениям относят: длину Lа, ширину Bа и высотуНа аудитории, расположение входной двери, ее ширину. Некоторые виды и основные размеры оборудования выбираются самостоятельно по данным таблицы 3.2 Таблица 3.2 — Параметры дополнительных элементов аудитории Элемент аудитории Длина, м Ширина (глубина), м Высота, м Стол преподавателя 1,2; 1,3; 1,5; 1,8 0,6; 0,65; 0,7; 0,75 0,7-0,76 Стол аудиторный 2-местный Не менее 1,2 Не менее 0,5 0,75-0,76 Стол аудиторный 3-местный Не менее 1,8 Не менее 0,5 0,75-0,76 Подиум - Не менее 1,5 До 0,25 Трибуна (кафедра) 0,5-0,6 0,4-0,5 1,1-1,2 Дверь входная - 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,1; 2 х 0,6 2,0 Вспомогательные параметры определяются по формулам: -минимальная высота отображаемого условного знака hзн=0,004Lн; Расстояние наблюдения Lн принимается равным длине аудитории Lа, т. е. Lн= Lа. - высота размещения нижней кромки экрана по отношению к плоскости наблюдения h= 0,05 Lн; - возможная высота проецируемого изображения H= На– h – 1,5; - количество колонн столов Кст= (Ва +b1-2b2)/(lст+ b1 ), где b1- расстояние между колоннами (b1≥0,7), b2- расстояние между боковой стеной и аудиторным столом(b2≥0,5); - количествоаудиторных столов Nк= (Lн-l1++bnp-bзс)/ (bст+bnp); - общее количество установленныхаудиторных столов Ncт=Кст∙Nк, количество учащихся, размещенных за столами Nуч = Ncт∙ n; - удельная площадь Sуд= La∙ Bа/Nуч; -удельный объем Vуд= La ∙Ha ∙Bа/Nуч. Основы расчета светотехнических характеристик Воспринимаемая зрителем яркость изображения (видимая яркость) зависит не только от свойств источника света (его спектральной характеристики и освещенности поверхности экрана), но и от качества оригинала (его оптической плотности), свойств проекционного экрана (фактуры поверхности, наличия бликов, направления наблюдения), а также от влияния посторонних внешних источников света. Для расчета видимой яркости обычно применяют формулу B=E∙r/π, где В- средняя яркость видимого изображения при отсутствии кадра в проекционном окне, кд/м2 ; Е- освещенность поверхности экрана (лк); r- коэффициент яркости (коэффициент усиления), определяющий яркость экрана в данном направлении наблюдения по сравнению с яркостью идеальной поверхности, равномерно отражающий свет во всех направлениях, для которой r=1. При недостаточной яркости изображения возникает напряжение зрения, снижается чувствительность к восприятию контрастности и мелких деталей. Чрезмерная яркость экрана ослепляет зрителя, приводит к искажениям цветопередачи изображения, потери насыщенности тонов. По этим причинам яркость экрана обычно регламентируется стандартом яркости. В России предусматривается номинальное значение 40 кд/м2 в центре экрана при допустимом отклонении на 10 кд/м2в меньшую сторону и 25 кд/м2 в большую. Эти значения ориентированы на полностью или сильно затемненные помещения. Для полузатемненных и незатемненных помещений требуемая яркость может быть выше номинальной в десятки раз. Например, современные плазменные панели и ЖК- телевизоры имеют яркость от 250 до 600, а иногда до 1500 кд/м2. При яркостях выше 2300 кд/м2 возникает эффект временного ослепления. Другая важная характеристика – контрастность изображения, представляющая собой отношение максимальной яркости экрана к минимальной при проецировании белого и черного полей (точек). Иначе говоря, контрастность – это отношение яркости Всв самого светлого участка изображения к яркости Втемн самого темного (без учета влияния посторонней засветки), т.е. К= Всв/Втемн. Обычно величина контрастности обозначается Всв: Втемн (например, 500:1 или просто 500). Оной из основных светотехнических характеристик проектора является его полезный световой поток F, представляющий собой мощность видимого излучения источника света, обеспечивающую необходимую освещенность экрана при проецировании изображения. Полезный световой поток источника излучения должен относительно равномерно распределяться по поверхности проекционного экрана с площадью Sизображения. Световой поток измеряется в люменах (лм). Освещенностью Е поверхности называют световой поток, приходящий на единицу поверхности. Освещенность выражается через световой поток формулой Е= F/S и измеряется в люксах (лк). Таким образом, при одном и том же световом потоке в зависимости от площади изображения можно получить на экране различную освещенность. Ориентировочные данные об освещенности различных объектов приведены в таблице 3.3. Таблица 3.3 – Освещенность различных объектов Объекты Ориентировочные данные, лк В яркий солнечный день на открытом месте При киносъемке В пасмурный день на открытом месте Достаточная для фотосъемки В светлой комнате На рабочем столе Достаточная для чтения От полной луны 70000-100000 2000-10000 500-1500 200-1000 100-1000 150-500 20 0,2 Величина полезного светового потока во много определяет качество проекции, поэтому световой поток является паспортной характеристикой любого проектора. Чем больше световой поток, тем выше воспринимаемое качество изображения, но и тем выше мощность источника света, энергопотребление, масса и стоимость проектора. Основы расчета акустических характеристик Акустический расчет помещения - применяется для расчета акустики самых разнообразных помещений. Целью расчета является обеспечение нормального восприятия речевой информации в проектируемой аудитории. Расчет акустических параметров выполняется для спроецированной аудитории с учетом количества и мет расположения мебели, аппаратуры, вспомогательного оборудования. Воспринимаемый ухом человека диапазон звуковых давлений составляет примерно от 2∙10-5 до 200 Па. Для выявления уровня звукового давления Iобычно пользуются логарифмической величиной: I= 20lg, где Р и Р0 – звуковые давления (текущее значение и значение, соответствующее порогу слышимости, соответственно; Р0 = 2∙10-5 Па). Болевой порог восприятия звука соответствует величине Р0 = 2∙10-5 Па, т.е. 200 Па. Подставляя значения Р и Р0в формулу для I, получаем для болевого порога: Iмакс=20lg= 140 дБ, и для порога чувствительности Iмин=20lg = 0 дБ. Таким образом, полный диапазон измерений звукового давления, воспринимаемого ухом человека, составляет от 0 до 140 дБ. Для того чтобы голос преподавателя был хорошо слышен, важно соотношение основных габаритов – длины, ширины и высоты. Для помещений прямоугольного сечения соотношения этих габаритов должны находиться в пределах от 2,5:1,5:1 до 4:2,5:1. Соотношения габаритов учебных помещений не должны быть равными, кратными или сильно отличающимися друг от друга. В помещениях не должно быть вогнутых поверхностей, концентрирующих отражаемый ими звук. В закрытом помещении звук не исчезает сразу после прекращения звучания источника, поскольку звуковые волны продолжают многократно отражаться от поверхностей помещения. При каждом отражении волны теряют часть своей энергии, что приводит к постепенному уменьшению звукового давления, т.е. громкости звучания. Такой процесс уменьшения звукового давления в помещении после прекращения звучания источника называется реверберацией. Время, в течение которого максимальная плотность звуковой энергии снижается в 106 раз (т.е. уровень звукового давления снижается на 60 дБ), называется временем реверберации и обозначается буквой Т. Время реверберации зависит от объема помещения и наличия в нем отражающих и поглощающих звук поверхностей. Чем больше объем помещения и площадь отражающих поверхностей, тем выше время реверберации и глухость помещения, ухудшающая разборчивость речи: Топт= 0,29lgV. Коэффициент звукопоглощения α определяется отношением поглощенной поверхностью звуковой энергии к полной звуковой энергии, воздействующей на эту поверхность. При полном поглощении падающей на поверхность звуковой энергии α=1, а при полном ее отражении от поверхности α=0. Коэффициент звукопоглощения зависит от материала и фактуры поверхности, а также от свойств расположенной за материалом конструкции, от частоты звука и угла падения звуковой энергии на поверхность. В акустических расчетах широко используется понятие эквивалентной площади А звукопоглощения поверхности, определяемой формулой: А=α∙S, где S- геометрическая площадь поверхности, м2. Таким образом, эквивалентная площадь звукопоглощения есть доля поверхности S, полностью поглощающая звук. Акустический расчет во многом носит учебный характер, поскольку не учитывает всего многообразия существующего учебного оборудования, учебной мебели, звукопоглощающих материалов. Такой подход позволяет уменьшить трудоемкость расчета, связанную с выбором большого числа параметров оборудования и материалов, снизить количество рутинных операций, но вместе с тем не позволяет отклоняться от существующих стандартных методик акустического расчета.