לוח חכם

לוח חכם מחובר למחשב באמצעות כבל USB, כבל יציאה טורית או באופן אלחוטי באמצעות Bluetooth או תקשורת אלחוטית של 2.4Ghz. מנהל התקן מותקן בדרך כלל במחשב המחובר כך שלוח חכם יוכל לשמש קלט לדוגמה מקלדת ועכבר. פלט הווידאו של המחשב מחובר למקרן דיגיטלי כך שניתן יהיה להקרין תמונות על פני משטח הלוח החכם. המשתמש יכול לכייל את התמונה על הלוח החכם באמצעות מצביע לפי הצורך. אחרי זה, המצביע או התקן אחר יכול לשמש כדי להפעיל תוכניות, לחצנים ותפריטים מן הלוח עצמו, בדיוק כפי שניתן לעשות עם העכבר במחשב. אם נדרש קלט טקסט, המשתמש יכול להפעיל מקלדת על המסך, או אם הלוח תומך בכך, לנצל זיהוי כתב יד. עם יכולת כזו, מיותר ללכת למקלדת המחשב כדי להזין טקסט. לפיכך, לוח חכם מחקה גם מקלדת וגם עכבר. המשתמש יכול לנהל מצגת או שיעור כמעט אך ורק מן הלוח החכם. בנוסף, רוב הלוחות החכמים מסופקים עם תוכנה שמספקת כלים ותכונות שתוכננו במיוחד על מנת למקסם הזדמנויות לאינטראקציה. לדוגמה: יכולת ליצור גרסאות וירטואליות של העברת דפים מנייר, אפשרויות של עט וסמן, ואולי אפילו סרגל, מד-זווית ומחוגה וירטואליים, מכשירים המשמשים בכיתה המסורתית. הלוח החכם פועל על ידי סרגלים ועטים ולא על ידיים.

• הפעלת תוכנה שהותקנה על המחשב המחובר, כגון דפדפני אינטרנט או תוכנה קניינית לצורך שימוש בכיתה
• שמירת הערות או סימונים שנכתבו על הלוח החכם במהלך השיעור במחשב המחובר
• לוח חכם מקוון
• שליטה על המחשב מהלוח החכם באמצעות לחץ וגרור, סימון אשר מוסיף הערה לתוכנית או מצגת
• שימוש בתוכנת OCR לתרגום משפטים שנכתבו על לוח גרפי לטקסט
• שימוש במערכת תגובת קהל כך שהמורה יכול לנהל סקר קהל או חידון בכיתה, ולקלוט את המשוב במערכת הלוח החכם

בכיתות מסוימות, לוחות חכמים החליפו לוחות מסורתיים או לוח שעליו מונחים דפים ��ו מערכת וידאו / שמע כגון נגן DVD המחובר לטלוויזיה. גם במקומות בהם משתמשים עדיין בלוחות מסורתיים, הלוח החכם לעיתים קרובות משלים אותם על ידי חיבור למערכת הפצת וידאו הקיימת ברשת הבית-ספרית. במקרים אחרים, הלוח החכם מקושר לסביבות הכוללות פירושים משותפים או ציורים כגון אתרי אינטרנט גרפיים ואינטראקטיביים. התוכנה המסופקת עם הלוח החכם בדרך כלל מאפשרת למורה לשמור הערות וביאורים כקובץ אלקטרוני שאותו ניתן להפיץ מאוחר יותר על נייר או באמצעות מספר פורמטים אלקטרוניים. בנוסף, חלק מהלוחות החכמים מאפשרים למורים לתעד את ההוראה שלהם, כמו קובצי וידאו דיגיטלי ולאפשר לתלמידים לחזור על במועד מאוחר יותר. זו יכולה להיות אסטרטגיה פדגוגית יעילה מאוד עבור תלמידים שצריכים לראות את החומר שנית כדי לזכור, תלמידים שנעדרו מבית הספר, תלמידים מתקשים, ותלמידים שחוזרים על החומר לקראת מבחן. חברות ופרויקטים רבים מתמקדים כיום ביצירת חומרי לימוד משלימים עבור לוחות חכמים. שימוש נוסף הוא בשיעורי קריאה משותפת. קיימות חברות ספרים, שמאפשרות למורים להקרין ספרי ילדים על גבי הלוח החכם.

הלוח החכם מציע מגוון גדל והולך של כלים, תבניות ואפשרויות שונות לשימוש ולתפעול בכיתה:

• כלים הקשורים להצגת המידע:
  • מירקור ומחיקה של טקסטים
  • צביעה
  • הוספת צורות
  • הדבקת אובייקטים
  • עיצוב אובייקטים
  • הוספת קישורים
  • זיהוי אוטומטי של כתב יד וצורות גאומטריות והפיכתן לטקסט מודפס
  • הסתרה וחשיפה של חלק מהלוח
• כלים לטיפול בדפי הלוח:
  • שילוב אובייקטים מוכנים כמו מצגת
  • כלים שונים לעיצוב הדף
  • הדפסה ושמירה של הדפים
• כלי ייצוג:
  • סרגל לייצוג כלים לשרטוט קווים ישרים
  • סרגל מדידה
  • מד זווית
  • מחשבון
  • מחוגה
  • קוביות משחק
  • תצוגת זמן

שילוב עם מערכת מענה ללומד

יצרנים מסוימים מספקים מערכות מענה בכיתה כמרכיב המשתלב עם מוצרי הלוח החכם שלהם. קיימים שלטים אלקטרוניים המשדרים על-בסיס אינפרא-אדום או גלי רדיו ומאפשרים לבצע פעולות פשוטות כמו אפשרות לבחירת תשובה נכונה או הצבעה או כאלה מתוחכמים יותר המאפשרים להקליד טקסט ומספרים. בדרך כלל מערכות המענה מסופקות עם תוכנה שיודעת לרכז את התשובות של התלמידים ומספקת סטטיסטיקות וסיכומים לגבי הכיתה כולה או תלמיד מסוים על ידי שילוב של מערכת מענה בכיתה עם מערכת לוח חכם, מורים יכולים להציג את החומר ולקבל משוב מתלמידים דבר שיכול לייעל את ההוראה הישירה או לאפשר ביצוע מבחנים בדרך זו. לדוגמה, תלמיד יכול להשתמש במערכת המענה על מנת לפתור חידה מתמטית על הלוח החכם במהלך שיעור, ומאוחר יותר כדי להפגין את הידע שלו במבחן. תוכנות של מערכות מענה יכולות לכלול פעילויות ומבחנים שהם על-פי הסטנדרטים במדינה.

רוב הלוחות החכמים שנמכרו ברחבי העולם כוללים אחת מארבע צורות של אינטראקציה בין המשתמש לבין התוכן המוקרן על הלוח החכם:

• טכנולוגיה של סריקה באינפרא אדום
• לוח מבוסס מגע והתנגדות
• עט אלקטרומגנטי ותוכנה קשורה
• עט על-קולי

לוחות חכמים עשויים להשתמש באחד מכמה סוגים של טכנולוגיית חישה כדי לעקוב אחר אינטראקציה על פני המסך: התנגדות, אלקטרומגנטיות, אינפרא אדום, לייזר, אולטרה קוליים, ומבוסס-מצלמה (אופטי).

• התנגדות - מסכי מגע התנגדותיים מורכבים משני גיליונות גמישים מצופים בחומר בעל התנגדות ומופרדים על ידי מרווח דק הכולל אוויר. כאשר מתבצעת נגיעה בפני השטח של מסך מגע, שני הגליונות נצמדים זה לזה, ורושמים את המיקום המדויק של המגע. טכנולוגיה זו מאפשרת להשתמש באצבע, עט או כל התקן הצבעה אחר על פני הלוח.
• לוח אלקטרומגנטי פעיל - לוחות אלה כוללים מערך של חוטים המוטבעים מאחורי פני הלוח החכם ומבצעים אינטראקציה עם סליל בקצה עט על מנת לקבוע את נקודת ציון (X, Y) של העת. העטים פעילים (דורש סוללה או חוט בחזרה ללוח החכם) או פסיביים (משנים אותות חשמליים המיוצרים על ידי הלוח, אך אינם מכילים סוללות או מקור כוח אחר). במילים אחרות, ישנם חיישנים מגנטיים בלוח זה אשר מגיבים ושולחים מידע חזרה אל המחשב, כאשר הם מופעלים על ידי עט מגנטי.
• עמוד אלקטרומגנטי פסיבי - בניגוד ללוח אלקטרומגנטי פעיל, לוח זה לא מכיל את טכנולוגיית החישה בלוח עצמו, אלא בעט. סיבים מגנטיים זעירים מוטבעים בלוח החכם ויוצרים תבנית שהסליל האלקטרומגנטי בעט מסוגל לחוש. העט מסוגל לחשב את המיקום שלו על הלוח החכם ושולח את המידע למחשב.
• קיבולי - בדיוק כמו בלוח האלקטרומגנטי, הלוח הקיבולי עובד עם מערך של חוטים מאחורי הלוח. אולם במקרה הזה החוטים מבצעים אינטראקציה עם אצבעות הנוגעות במסך. האינטראקציה בין חוטים שונים וקצה האצבע נמדדת ועל-פי מדידה זו מחושבת נקודת ציון (x, y).
• אופטי:
  • וילון אור אינפרא אדום - כאשר נלחץ אל פני המשטח של הלוח החכם, האצבע או סמן רואה את האור האינפרא אדום. התוכנה מנתחת את המידע ומחשבת את מיקומו של הסמן או העט. טכנולוגיה זו מאפשרת ללוחות להיות עשויים מכל חומר שהוא.
  • וילון אור לייזר - לייזר אינפרא אדום נמצא בכל פינה עליונה של הלוח החכם. קרן הלייזר נעה על פני הלוח כמו מגדלור אור החולף על פני האוקיינוס באמצעות מראה מסתובבת. מחזירי אור על עט או סמן מחזירים את קרן הלייזר אל המקור וכך ניתן לחשב את נקודות ציון (X, Y). טכנולוגיה זו עשויה להיות משולב עם משטח קשה (בדרך כלל קרמיקה או פלדה) אשר יש להם משך חיים ארוך וקל למחוק בהם.
  • מניעת השתקפות פנימית מוחלטת - אור אינפרא אדום מקפץ בתוך משטח גמיש ושקוף. כאשר השטח מתעוות עקב לחיצה של אצבע ההשתקפות הפנימית מופרת והאור בורח מפני השטח ונקלט על ידי מצלמות. תוכנת עיבוד תמונה הופכת את נקודות האור שנקלטו על ידי המצלמות לתנועות של עכבר או מצביע.
  • עט מצלמה ותבנית נקודות – ללוחות אלה יש תבנית נקודות מיקרוסקופית מוטבעת על משטח הכתיבה. עט אלחוטי דיגיטלי כולל מצלמת אינפרא אדום אשר קוראת את דפוס הנקודות כדי לקבוע את המיקום המדויק על הלוח. העט הדיגיטלי משתמש בתבנית הזו כדי לאחסן את כתב היד ולהעלות אותו למחשב. עם האלקטרוניקה על העט, הלוח הוא פסיבי (לא מכיל אלקטרוניקה או חיווט).
  • לוח Wii מרוחק - שלט Wii מרוחק מחובר למחשב דרך חיבור Bluetooth. בשימוש בקוד פתוח ועט-IR כל משטח (שולחן / רצפה / קיר / לוח ציור / LCD) יכול להפוך ללוח חכם. בשלט ה-Wii יש מצלמת מעקב מדויקת מאוד מבוססת אור אינפרא אדום. לאחר כיול הוא יכול לזהות לחיצה של עכבר במיקום מסוים על המסך.
  • DST טכנולוגיית פיזור אותות - מגע גורם לתנודות אשר יוצר גל דרך המצע, והגל נקלט על ידי חיישנים הממוקמים בפינות. באמצעות עיבוד אותות מתקדם ואלגוריתמים קנייניים ניתן לחשב במדויק את מיקום המגע. מגע מופעל על ידי אצבע או עט הנוגעים במצע זכוכית ויוצרים רטט. הרטט מקרין גל דרך המצע, אשר מתפשט מנקודת המגע אל הקצוות. החיישנים בפינות ממירים את אנרגיית הרטט לאותות חשמליים.
• Ultrasonic:
  • Ultrasonic בלבד - מכשירים אלה כוללים שני משדרי קול בשתי פינות ושני מקלטי קול בשתי פינות אחרות. גלי הקול מועברים על ידי משטח הלוח. כמה סימנים קטנים בגבולות הלוח יוצרים גלים חוזרים עבור כל משדר קול במרחקים שונים לזיהוי. נגיעה עם עט או אפילו אצבע על הלוח גורמים לדיכוי גלים אלה, וזה מזוהה על ידי המקלטים המעבירים את המידע לבקר.
  • שילוב של אולטראסאונד ואינפרא אדום - כאשר נלחץ על פני הלוח, הסמן או העט שולחים גם צליל קולי וגם אור אינפרא אדום. שני מיקרופוני קול קולטים את הצליל הקולי ומודדים את ההבדל בזמן ההגעה של צליל ומחשבים את מיקומו של הסמן או העט. טכנולוגיה זו מאפשרת ללוחות להיות עשויים מכל חומר שהוא.

קיים מגוון של אביזרים נלווים עבור לוחות חכמים:

• דוכן נייד - מאפשר להעביר את הלוח החכם ממקום למקום. ברבים מהם הגובה מתכוונן גם כן.
• מערכת מענה אישי - מאפשר לתלמידים לענות על שאלות המבחן שנכתבו על הלוח החכם או לקחת חלק בסקרים.
• מדפסת - מאפשר להדפיס עותקים של ההערות שנכתבו על הלוח.
• שלט רחוק - מאפשר למציג לשלוט על הלוח ממקומות שונים בחדר ומונע סרגלי כלים על המסך.
• Tablet - מאפשר לתלמידים שליטה על הלוח החכם מן החלק הקדמי של החדר.
• עקוב אחר - מאפשר למקם את הלוח החכם על לוח מסורתי כדי לספק שטח קיר נוסף בחלק הקדמי של החדר. יש גם מסילות המספקות ללוח חשמל ונתונים.
• מקרן וידאו - מאפשר להקרין את תצוגת המחשב על הלוח החכם.
• יחידה אלחוטית - מאפשר ללוח חכם לפעול ללא חוטים למחשב, למשל: Bluetooth.

• אינה בלאו, המהפכה השקטה: לוח אינטראקטיבי בבתי הספר כתשתית לפדגוגיה חדשנית במאה ה-21, מעוף ומעשה 14, 2012