Обучающее устройство

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в учебном процессе и в процессе проведения инженерно-психологических исследований. В изобретении рассматривается обучающее устройство, содержащее блок моделирования изучаемого объекта, вычислитель , имитатор сигналов воздействия , индикатор, блок ручного управления , генератор шума, блок сравнения , блок задания эталонных сигналов , блок фиксации места ошибки, блок памяти, блок анализа информации, блок отображения и блок регистрации и имеющее более широкие дидактические возможности за счет автоматической локализации места ошибки, допускаемой обучаемым в процессе решения профессиональной задачи. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л to оо 4 со ч1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩЕЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 97 А1

0% (Ш

tsg g С 03 В 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Р

К АВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДСЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3723919/24-24 (22) 11,04.84 (46) 30.05.86. Бшл. Р 20 (72) 0.Â. Андреев, В.Л. Буйлов, А.В.. Величко, В.А. Журавлев и А.И. Никишов (53) 681.3.071(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 612278, кл. С 09 В 9/00, 1977..

Авторское свидетельство СССР

Б 959136, кл. G 09 В 9/00, 1981. (54) ОБУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и моает быть использовано s учебном процессе и в процессе проведения инженерно-психологических исследований.

В изобретении рассматривается обучающее устройство, содершащее блок моделирования изучаемого объекта, вычислитель, имитатор сигналов воздействия, индикатор, блок ручного управления, генератор myMa, блок сравнения, блок задания эталонных сигналов, блок фиксации места ошибки, блок памяти, блок анализа информации, блок отображения н блок регистрации: и имеющее более широкие дидактические воэможности за счет автоматической локализации места ошибки, допускаемой обучаемым в процессе решения профессиональной задачи. 1 э.п. ф-лы, 4 ил.

1234797

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в учебном процессе и в процессе проведения инженерно-психологических исследований.

Целью изобретения является повышение точности устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2— схема блока моделирования изучаемого объекта; на фиг. 3 — схема блока анализа информации; на фиг. 4 — схема блока фиксации места ошибки.

Устройство содержит (фиг. 1) блок

1 моделирования изучаемого объекта, вычислитель 2, индикатор 3, блок 4 ручного управления, генератор 5 шума, имитатор 6 сигналов воздействия, блок 7 сравнения, блок 8 задания эталонных сигналов переходных функций, блок 9 памяти, блок 10 отображения информации, блок 1 1 регистрации, блок 12 анализа информации и блок 13 фиксации места ошибки.

Блок 1 (фит . 2) содержит группу элементов 14 задержки, умножитель 15, интегратор 16 и сумматор 17.

Блок 12 (фиг. 3) содержит элемент

ИЛИ 18, элемент И 19, RC-триггер 20, элемент 21 сравнения, элемент НЕ 22. элемент 2И-2И-ИЛИ 23, элемент HE 24, элементы 2И-НЕ 25 и 26.

Блок 13 (фиг ° 4) содержит буферный регистр 27 и дешифратор 28

Обучающее устройство также содержит блок 29 управления.

Устройство работает следующим образом.

Для совершенствования и контроля характеристик эвристической деятельности обучаемого, работающего в недетерминированных человеко-машинных системах, в блок 9 введена соответствующая программа деятельности, состоящая из двух подпрограмм. Первая из них предназначена для генерации сигналов, задающих начальные условия в состоянии динамики изучаемого объекта, другая же вносит изменения в начальные условия состояния динамики изучаемого объекта.

Сигналы, генерируемые програмным блоком 9, с его выхода поступают на первый вход имитатора 6 сигналов, где они дешифрируются и преобразуются из дискретного вида в аналоговый.

Кроме того, преобразованный сигнал модулируется сигналом, поступающим

h(7} = (t} x (t.-i }, где h(7} — импульсная переходная функция, усредненная по времени и характеризующая текущее состояние управляющих деиствий оператора; у(Е}- сигнал блока 4 ручного управления;

ХН -r}- стимульная информация, Ц выносимая на индикаторе 3; — временные задержки, с выхода вычислителя 2 подается на первый вход блока 7 сравнения, на второй вход которого с выхода блока

8 подводится сигнал, характеризующий эталонное состояние управляющих действий оператора и представляющий собою

Э Э» где (} — сигналы реакции эталонного оператора.

В блоке 7 поступившие сигналы у сравниваются по величине.

Результирующий сигнал с выхода блока 7 подается на первые входы блока 10 отображения информации контроля на второй вход имитатора 6 с выхода генератора 5, имитирующим воздействующие факторы среды.

Промодулированный сигнал с выхода имитатора 6 воздействия поступает на первый вход сумматора 17 блока 1, на второй вход которого подается сигнал с выхода блока 4. Результирующий сигнал с выхода сумматора 17 поступа10 ет через элементы 14 задержки, умножитель 15 и интегратор 16 на первый вход вычислителя 2 и второй вход индикатора 3, где сигналы реакции изучаемого объекта предъявляются оператору путем визуализации и сигнализации.

Оператор в соответствии с информацией, предъявленной на индикаторе 3, воздействует на органы блока 4, который вырабатывает сигналы управляющих воздействий, поступающие на второй вход сумматора 17 блока 1 и на первый вход вычислителя 2.

Сигналы, поступившие с выходов блока 1 и блока 4 на входы вычислителя 2, в нем перемножаются и усредняются по времени. Результирующий сигнал Ь(Г}, представляющий собою

1234797 и олока 11 регистрации. Кроме того, величина результирующего сигнала, вырабатываемого блоком 7, характеризует соответствие (несоответствие) текущего состояния управляющих действий обучаемого требуемому состоянию.

Для совершенствования и контроля характеристик деятельности обучаемого, работающего в детерминированных условиях, а также в соответствии с требованиями инструкции, в блок 9 введена соответствующая программа деятельности обучаемого. Креме того, детерминированная деятельность обуча-. рМого формализуетея посредством использования теории графов. Число вершин на ветви. саответствует числу управляющих действий обучаемого при решении поставленной задачи.

Сигналы вершин графа деятельности обучаемого генерируются блоком 9 по командным сигналам. Период импульсов генератора, входящего в блок 9, выбирается в 10 раз меньшим по сравнению с отрезком времени, необходимым для совершения управляющего действия обучаемым в процессе решения проблемной ситуации.или задачи. Каждой вершине графа деятельности обучаемого присва-. ивается позиционный двоичный код, ко-30 торый вырабатывается двоичным счетчиком, входящим в. блок 9. В блоке 9 хранится правильное решение какой-либо имитируемой проблемной ситуации или задачи в виде соответствующего ц графа деятельности обучаемого как эталон. Кроме того, указанные сигналы подаются на первый вход индикатора 3, где они предъявляются оператору путем визуализации и сигнализации. 4б

Обучаемый, восприняв стнмульную информацию, вынесенную на индикатор

3, воздействует на органы блока 4, кодовые сигналы с которого подаются на. один из входов блока 12. 45

При нажатии кнопки "Старт" триггер 20 устанавливается в единичное состояние и разрешает работу тактово,го генератора и двоичного счетчика блока 9. При этом на выходе элемента о

26 блока 12 формируется сигнал единичного уровня для перевода блока

4 и регистра 27 блока t3 в нулевое состояние. На выходе элемента ИЛИ 18 блока 12 формируется сигнал нулевого уровня, блокирующий формирование управляющих сигналов, вырабатываемых элементом И 19 для функционирования блока !3, а также блокирует сигналом нулевого .уровня формирование управляющих сигналов, вырабатываемых элементом 2И-2И-HJIH 23, поступающих па триггер 20 до момента пока оператор не совершит управляющее действие, т.е. до тех пор, пока не поступят кодовые сигналы с выхода блока 4.

После отжатия кнопки "Старт" начинается рабочий цикл функционирования всего устройства.

Если оператор за требуемый промежуток времени выполнил управляющее действие, то элементом 21 блока 12 производится сравнение кодовых сигналов, поступающих на его входы с выходов блока 4 и блока 9. На выходе элемента ИЛИ 18 формируется сигнал единичного уровня, который разрешает формирование элементами И 19 и

2И-2И-ИЛИ 23 управляющих сигналов соответственно для блока 13 и триггера 20. При совпадении кодовых сигналов, поступающих на входы элемента

2t сравнения, на его выходе формируется сигнал единичного уровня, который .затем подается на элементы И 19 и НЕ 22. Злемент НЕ 22 инвертирует. поступивший сигнал, и на его выходе формируется сигнал нулевого уровня,который блокирует выработку управляющего сигнала элементом 2И-2И-ИЛИ 23 для триггера 20. В соответствии с поступившим сигналом с выхода элемента 2 1 сравнения на вход элемента 19 на выходе последнего формируется сигнал единичного уровня, .поступающий на вход блока 13 и разрешающий запись в буферный регистр 27 информации из блока 9, которая затем через дешифратор 28 передается на входы блока 11 для документирования и блока 1О для индикации о соответствии совершенного действия оператора программному действию.

При несовпадении кодовых сигналов на входах элемента 21 сравнения на его выходе вырабатывается сигнал нулевого уровня, блокирующий формирование сигналов элементом И .19 и поступающий через элемент НЕ 22 на вход триггера 20, при этом последний устанавливается в нулевое состояние.

Сигнал нулевого уровня с выхода триггера 20 подается на вход блока 9, запрещая его работу, и на третий вход блока 10 для индикации ошибочного действия обучаемого. При этом преды1234797 лущее правильное действие обучаемого, индицированное на предшествующем этапе контроля, обусловливает место

1 ошибки, совершенной обучаемым на пос- 5 ледующем шаге контроля, так как на экране блока 10 нет индикации текущей вершины графа деятельности обучаемого.

В процессе правильных действий в последнем такте перед сменой вершины графа деятельности обучаемого в блоке 9 вырабатывается сигнал блокировки единичного уровня, поступающий на элементы 2И-2И-ИЛИ 23 и 2И-НЕ 25 блока 12. При правильном предыдущем совершенном действии оператора на второй вход элемента 2И-НК 25 с выхода элемента И 19 подается сигнал единичного уровня, что в свою очередь, обусловливает на выходе элемента

2И-НЕ 26 сигнал единичного уровня и установку регистра 27 блока 13 и блока .4 в нулевое состояние, свидетельствуя, тем самым„ о возможности про25 должения работы устройства по задан ной программе.

При отсутствии совершенного управляющего действия обучаемым на заданном временном интервале перед сиеной вершина графа деятельности оператора на выходе элемента И 19 и формируется сигнал нулевого уровня, который блокирует элемент 2И-НЕ 25.

В этот момент иа выходе элементов 35

ЙЕ 24 и 2И-2И-ИЛИ 23 присутствует сигнал единичного уровня.

Сигнал единичного уровня на выходе элемента 2И-2И-ИЛИ 23: устанавливает триггер 20 в нулевое состояние. 46

Сигнал нулевого уровня триггера

20 поступает на вход блока 4 и запрещает его работу. Этот же сигнал поступает на вход блока 10 для индикации ошибочного действия обучаемого.45

После выполнения обучаемым поставленной задачи, т.е. после сравнения последней вершины графа деятельности. обучаемого, регистр 27 блока 13 находится s нулевом состоянии, а блок 9 5О формирует сигнал блокировки единичного уровня, поступающий на элементы

2И-2И-ИЛИ 23 и 2И-НК 25 блока 12. При этом на выходе элемента И 19 вырабатывается сигнал нулевого уровня, бло-gg кирующий элемент 2И-НЕ 25, а на выходе элемента НЕ 24 формируется сигнал единичного уровйя, что .приводит к выработке элементом 2И-2И-ИЛИ 23 сигнала единичного уровня, который устанавливает триггер 20 в нулевое состояние.

Сигнал нулевого уровня с выхода триггера 20 поступает на вход блока

9 и запрещает его работу, этот же сигнал поступает на вход блока 10 для визуализации окончания решения обучаемым поставленной задачи.

Формула изобретения

1. Обучающее устройство, содержащее блок анализа информации, блок моделирования изучаемого объекта, выход которого подключен к первым входам вычислителя и индикатора, а первый вход — к первому выходу блока ручного управления, соединенному с вторым входом вычислителя, выход «оторого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока задания эталонных сигналов, выход — к первым входам блока отображения информации и блока регистрации, а второй вход блока моделирования изучаемого объекта соединен с выходом .имитатора сигналов воздействйя, первый вход кото- рого соединен с генератором шума, а второй вход — с первым выходом блока памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введен блок фиксации места ошибки, выход которого подключен к вторым входам блока отображения информации и блока регистрации, первый и второй входы — к соответствующим выходам блока анализа информации, третий выход которого соединен с третьим входом блока отображения информации и с входом блока памяти, второй и третий выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам блока анализа информации, третий вход которого. подключен к второму выходу блока ручного управления, вход которого соединен с первым выходам блока анализа информации, при этом второй выход. блока памяти подключен к второму входу индикатора и к третьему входу блока фиксации мес- . та ошибки.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а .ю щ е е с я тем, что блок анализа информации содержит элемент срав1234797

0m Ю

Опт нения, первый элемент НЕ, последовательно соединенные элемент ИЛИ, элемент И, второй элемент НЕ, элемент

2И-2И-ИЛИ и триггер, последовательно соединенные первый и второй элементы 2И-НЕ, при этом второй вход триггера и второй вход второго элемента 2И-НЕ подключены к кнопке

"Старт", выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом элемента 2И-2И-HJlH 10 третий вход которого подключен к выходу первого элемента КЕ, вход которого подключен к выходу эпемента сравнения, соединенному с вторым входом элемента И, а выход первого элемента НЕ подключен к третьему входу элемента 2И-2И-ИЛИ, четвертый вход которого и второй вход первого элемента 2И-НЕ являются первым входом

;блока, перьый вход элемента сравне;ния — вторым входом блока, вход элемента ИЛИ и второй вход элемента сравнения — третьим входом блока, выход второго элемента 2И-НŠ— первым выходом блока, выкод элемента И - вторым выходом блока, а выход триггера — третьим выходом блока.

1234797 к п м

gd, Ю

Составитель Т. Панина

Техред В.Кадар Корректор А. Ференц

Редактор Л. Веселовская

Эакаэ 2982/49 Тирам 436

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, М-35, Раувская наб., д. 4/5

Подписное

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, r. Увгород, ул. Проектная, 4