Обучающее устройство

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к автоматизированным системам обучения. Оно может быть использовано во всех сферах народного образования. Целью изобретения является расширение дидактических возможностей. Устройство содержит пульт преподавателя, пульты обучаемых, счетчик правильных ответов, биодатчики, аналоговый коммутатор, регистр номера канала, буферный регистр, первый элемент И, блок задания программы обучения и блок индикации. Кроме того, для повышения эффективности обучения за счет реализации оперативного управления ходом процесса обучения путем оперативного определения напряженности умственной работы обучаемых в процессе всего периода работы над программой в устройство введены источник опорного напряжения , компаратор, второй элемент И, аналого-цифровой преобразователь и третий элемент И. В основе принципа работы устройства лежит, электроэнцефалографический способ регистрации психической напряженности умственной работы, при котором измеряют сопротивление участка кожи на черепе человека, затем анализируют реоэнцефалограмму, определяя катакротическое отношение К -и, которое возрастает прямопропорционально психической напряженности умственной работы и имеет предельную величину К 1. Оперативно вычисляя катакротическое отношение для каждого обучаемого в процессе его работы, можно наблюдать объективную динамику хода процесса обучения каждог о обучаемого и группы в целом, что создает необходимые условия для организации оперативного управления учебным процессом. Дальнейшая обработка полученных данных позволяет объективно оценивать сложность программы, а также создавать однородные (гомогенные) группы обучаемых . 7 ил. € (Л со о ю ОО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1302311 511 4 G 09 В 7/07

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H. A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3978063/24-24 (22) 19.11.85 (46) 07.04.87. Бюл. № 13 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В. Д. Калмыкова (72) В. П. Медведев, Н. С. Петров, В. М. Цыс и А. В. Проскуряков (53) 681.3.071 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 287423, кл. G 09 В 7/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР № 546926, кл. G 09 В 7/07, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 976468, кл. G 09 В 7/07, 1982. (54) ОБУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к автоматизированным системам обучения.

Оно может быть использовано во всех сферах народного образования. Целью изобретения является расширение дидактических возможностей. Устройство содержит пульт преподавателя, пульты обучаемых, счетчик правильных ответов, биодатчики, аналоговый коммутатор, регистр номера канала, буферный регистр, первый элемент И, блок задания программы обучения и блок индикации.

Кроме того, для повышения эффективности обучения за счет реализации оперативного управления ходом процесса обучения путем оперативного определения напряженности умственной работы обучаемых в процессе всего периода работы над программой в устройство введены источник опорного напряжения, компаратор, второй элемент И, аналого-цифровой преобразователь и третий элемент И. В основе принципа работы устройства лежит. электроэнцефалографический способ регистрации психической напряженности умственной работы, при котором измеряют сопротивление участка кожи на черепе человека, затем анализируют реоэнцефалограмму, определяя катакротическое отношение К =, которое возрастает прямоН1 пропорционально психической напряженности умственной работы и имеет предельную величину К = 1. Оперативно вычисляя катакротическое отношение для каждого обучаемого в процессе его работы, можно наблюдать объективную динамику хода процесса обучения каждого обучаемого и группы в целом, что создает необходимые условия для организации оперативного управления учебным процессом. Дальнейшая обработка полученных данных позволяет объективно оценивать сложность программы, а также создавать однородные (гомогенные) группы обучаемых. 7 ил.

1302311

1О

25

55

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к автоматизированным системам обучения, и может быть использовано как при обучении, так и при исследовании учебного процесса.

Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства с повышением эффективности обучения путем реализации возможности оперативного управления ходом учебного процесса как для группы в целом, так и для каждого обучаемого за счет оперативного определения напряженности умственной работы обучаемых непрерывно в течение всего времени работы над программой, оперативного формироания однородных групп обучаемых, а также наглядного предъявления всей этой информации.

На фиг. 1 приведена реоэнцефалограмма при спокойном состоянии объекта; на фиг.2 — то же, при активной умственной работе, где Hi — высота основной волны, H> — высота катакротического зубца); на фиг.3 — структура устройства; на фиг.4 — 6 — схемы блоков устройства; на фиг.7 — алгоритм работы устройства.

Устройство содержит пульт 1 преподавателя, пульты 2 обучаемых, счетчик 3 правильных ответов, биодатчики 4, выполненные в виде электродов, укрепленных на висках учащихся, аналоговый коммутатор 5, регистр

6 номера канала, компаратор 7, источник 8 опорного напряжения, аналого-цифровой преобразователь 9, буферный регистр 10, второй элемент И 11, третий элемент И 12, первый элемент И 13, блок 14 задания программы обучения, блок 15 индикации.

Аналоговый коммутатор 5 выполнен на базе ключей 16, включенных .параллельно и управляемых через дешифратор 17, при этом выходы ключей 16 соединены с входом усилителя-повторителя 18 (фиг.4) .

Буферный регистр 10 конструктивно выполнен на элементе 19 памяти и инверторах 20 (фиг.5).

Блок 14 имеет типовую схему (фиг.6) и состоит из микропроцессора 21, генератора 22 тактовых импульсов, буфера 23 адреса, системного контроллера 24, постоянного запоминающего узла 25, оперативного запоминающего узла 26, блока 27 прерывания, кварцевого разонатора 28. На фиг.6 также изображены шины управления 29, адреса 30 и данных 31.

Устройство работает следующим образом.

Учащиеся получают программу, после чего с пульта 1 включаются все блоки устройства. После начальной установки блок 14 принудительно сбрасывает регистр 6 в

«ноль» и запускает преобразователь 9.

Через биодатчики 4 протекает слабый ток. При работе обучаемых над программой на выходе биодатчика 4 с порядковым номером «О», который записан в регистре 6, появляется сигнал (фиг.2). Этот сигнал через коммутатор 5 поступает на входы компаратора 7 и преобразователя 9.

Уровень срабатывания компаратора 7 задается источником 8. При равенстве уровней сигнала и опорного напряжения на выходе компаратора 7 появляется логическая «1», которая поступает в элемент 11. По окончании работы преобразователь 9 с выхода выдает сигнал в регистр 10, по которому данные о преобразовании (двоичный код) переписываются в регистр 10. Одновременно сигнал с выхода преобразователя 9 поступает на вход элемента 11, на выходе которого появляется сигнал, поступающий на вход блока 14. По этому сигналу блок 14 считывает состояние регистра 10, вычитает из него предыдущее значение (в данном случае О) и если разность не попадает в допуск Л, записанный в узел 25 (его величина выбирается из соображений оптимальной точности, поиска экстремума в условиях шума дифференцирования), то новое значение запоминается вместо старого в узле 26. Если разность попадает в допуск, значит обнаружен экстремум сигнала и согласно его номеру блок

14 запоминает М или Хз, а М вЂ” пропускает. При получении. экстремумов № 1 и № 3 блок 14 вычисляет катакротическое отношение как К = 1 "- - — затем наращивает

Нн, состояние регистра 6 и то же самое выполняется для следующего канала. Таким образом, перебираются все каналы. Когда состояние регистра 6 достигает максимального значения (числа обучаемых в группе), то блок 14 вычисляет среднее для группы значение катакротического отношения и цикл работы повторяется. Алгоритм описанного выше вычисления катакротического отношения приведен на фиг.7. Значения катакротических отношений для каждого обучаемого и среднее для группы выводятся в цифровом виде в блоке 15. Это дает возможность преподавателю наблюдать динамику изменения активности труда обучаемых в течение всего времени работы над программой, обеспечивая тем самым условия для реализации оперативного управления ходом учебного процесса как для группы в целом, так и для каждого обучаемого индивидуально.

Учитывая, что в условиях массового обучения одним из способов индивидуализации обучения является создание однородных (гомогенных) групп, предлагаемое устройство реализует и формирование групп обучаемых, однородных по напряженности умственной работы над программой. При этом число формируемых групп может быть различным и определяется по желанию преподавателя. Для формирования пяти групп необходимо разбить диапазон изменения катакротического отношения (О (К (1) на пять поддиапазонов и присвоить каждому из них определенный цвет, например Π— 0,2— зона бедствия, фиолетовый; 0,2 — 0,4 — ниже

1302311

Формула изобретения

Фиг. 2 нормы, синий; 0,4 — 0,6 — нормальная напряженность, зеленый; 0,6 — 0,8 — выше нормы, красный; свыше 0,8 — состояние, близкое к стрессовому, желтый. В этом случае оперативность и наглядность формирования однородных групп достигается за счет предъявления на экране блока 15 плана класса с нумерацией и окраской каждого пульта обучаемого цветом, соответствующим данному уровню напряженности умственной работы. На основании этой группировки сформированным подгруппам могут выдаваться программы различной сложности в соответствии с успешностью и напряженностью их умственной работы. Алгоритм реализации группировки обучаемых по уровням напряженности умственной работы приведен на фиг.7.

Таким образом, предлагаемое устройство значительно повышает точность, надежность и оперативность определения напряженности умственной работы обучаемых, а также оперативность и наглядность формирования гомогенных групп обучаемых.

Обучающее устройство, содержащее пульт преподавателя, выход которого подключен к входам пультов обучаемых, выходы которых соединены с соответствующими входами счетчика правильных ответов, выход которого подключен к первому входу блока индикации, второй, третий и четвертый входы которого соединены с шинами данных, адреса и управления соответственно, группу биодатчиков, выходы которых подключены к соответствующим информационным входам аналогового коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом регистра номера канала, информационный и управляющий входы которого подключены соответственно к шине данных и выходу первого элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с шинами адреса и управления, буферный регистр, первый и второй управляю10 щие входы и выход которого подключены к шинам адреса, управления и данных соответственно, и блок задания программы обучения, информационный вход, адресный выход и управляющий выход которого соединены соответственно с шинами данных, адреса и управления, отличающееся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены второй, третий элементы И, компаратор, источник опорного напряжения и аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого соединен с выходом аналогового коммутатора, управляющий вход — с выходом третьего элемента И, а выходы — с соответствующими информационными входами буферного регистра, выход второго элемен2S та И подключен к управляющему входу блока задания программы обучения, первый вход — к одному из выходов аналого-цифрового преобразователя, а второй вход — к выходу компаратора, первый и второй входы которого соединены с выходами аналогового

30 компаратора и источника опорного напряжения соответственно, первый и второй входы третьего элемента И подключены соответственно к шинам адреса и управления.!

302311

Фиг. Ю

130231!

om блока и

Фиа b

Со ста в ител ь A. Ка рло в

Редактор Г. Волкова Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 950/50 Тираж 434 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4