Устройство для обучения

 

Изобретение относится к средствам автоматики и вычислительной техники, в частности к техническим средствам обучения и игрового моделирования, и может быть использовано для проведения учебных, исследовательских или тестирующих деловых игр в учебных заведениях, в исследовательских и проектных организациях. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства. Основной из новых возможностей устройства является возможность проведения деловых игр различного характера и назначения, в частности игр, моделирующих поведение людей в процессе эксплуатации природных или других ресурсов. При этом существенно усиливаются исследовательские возможности, направленные на поиск рациональных правил взаимодействия людей и правил их стимулирования. Кроме того, открывается возможность тестирования людей с целью выявления их коммуникабельности, способности к коллективным действиям, выявления лидеров. Устройство содержит пульты руководителя 1, обучаемых 3 ... 9 и информационное табло 10, а также блоки 50 ввода ответов, регистры 40, индикатор 44, сумматор 39, блок 43 памяти, распределитель 45 импульсов, блоки сумматоров 51,52 ... 58, формирователь 61 импульсов, индикатор 62, блок 13 оценки, индикаторы 16, 17 ... 23. 1 табл., 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 09 В 7/07

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4283271/24-24 (22) 14.07.87 (46) 07.10.89. Бюл. Р 37 (71) Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе и Институт проблем управления (72) С.М.Кулаков, В,Н.Бурков, В.Ф.Комаров, Л.И.Криволапова, А.М,Черкашин, М.Л.Суховский, А,К.Еналеев и Н.Ф.Голубева (53) 681.3.071 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1010640, кл. С 09 В 7/02, 1981

„„SU„„L 51350) 2 . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к средствам автоматики и вь1числительной техники, в частности к техническим средствам обучения и игрового моделирования, и может быть использовано для проведения учебных, исследовательских или тестируюших деловых игр в учебных заведениях, в исследовательских и проектных организациях. Цель изобретения — расширение дидактических возможностей устройства. Основной

501

3 1513 из новых возможностей устройства является возможность проведения деловых игр различного характера и назначения, в частности игр, модилирующих поведение л|одей в процессе эксплуатации природных или других ресурсов.

При этом существенно усиливаются исследовательские возможности, направленные на поиск рациональных правил взаимодействия людей и правил их стимулирования. Кроме того; открывается возможность тестирования. людей и с целью выявления их коммуникабельностии, способности к коллективным действиям, выявления лидеров. Устройство содержит пульты руководителя

1, обучаемых 3-9 и информационное табло 10, а также блоки 50 ввода ответон, регистры 40, индикатор 44, сумматор 39, блок 43 памяти, распределитель 45 импульсов, блоки сумматоров 51-58, формирователь 61 импульсов, индикатор 62, блок 13 оценки, индикаторы 16-23. 1 табл., 8 ил.

Изобретение относится к средствам автоматики и вычислительной техники, н частности к техническим средствам,20 обучения и игрового моделирования, и может быть использовано для проведения учебных, исследовательских или тестиру|ощих деловых игр в учебных, исследовательских и проектных органи- 25 зациях.

Цель изобретения — расширение дидактических возможностей устройства за счет реализации игрового моделирования процессов в социально- 30 технических системах:и, н частности, взаимодействия людей предприятий и организаций в ходе э.:сплуатации ими естественных или других ресурсов.

На фиг. 1 представлена схема ус-ройства для обучения (для числа игроков, равного 8); на фиг.2 — схема блока нвода состояния ресурса; на фиг.3 — схема блока оценки (расчета выигрышей); на фиг.4 — схема блока 40 констант; на фиг.5 — лицевая панель пульта руководителя; на фиг.б лицевая панель пульта игрока (обучаемого); на фиг.7 — табло, общий нид; на фиг.8 — временная диаграмма 45 работы основных элементов пульта обучаемого °

Устройство для обучения содержит 1 руководителя, nyriavr t 2-9 обучаемых, информационное табло 10 и общий вход 11 устройства.

Пульт 1 содержит блок 12 ввода состояния ресурса, блок 13 оценки (расчета выигрышей), мультиплексоры ,14 и 15, индикаторы 16-23, счетчик

24 с прегнарительной устанонкой, счетчики 25-27, вычнтатель 28, индикаторы 29 и 30, элемент И 31, кнопки

"Сброс 32" и "Раунд 33"„ группу 34

1 фиксирующих кнопок, генератор 35 импульсов„ элементы 36 и 37 задержки и группу тумблеров 38.

Каждый пульт 2-9 содержит сумматор

39, регистры 40 и 41, узел 42 элементов НЕ-И, блок 43 памяти, индикатор 44, распределитель 45 импульсов, одновибратор 46, элементы 47 и

48 задержки, элемент ИЛИ 49 и блок

50 ннода ответов.

Табло 10 содержит группу сумматоров 51-58, элемент И 59, элемент 60 задержки, формирователь 61 импульсов и индикатор 62.

Блок 12 ввода состояния ресурса содержит тумблеры 63, элементы И 6480, элемент НЕ 81 и элемент ИЛИ 82.

Блок 13 расчета выигрышей содержит элементы И 83-99, элементы ИЛИ 100106, узел 107 констант, элементы

108-115 памяти, сумматоры 116-120, элементы 121-124 задержки, узел 125 элементов И и узел 126 элементов

НЕ-И.

Узел 107 содержит группу 127 элементов ИЛИ и элементы 128-144 памяти, включающие группы элементов И 145161 и группы тумблеров 162-178.

На временной диаграмме работы оснонньгх элементов пульта обучаемого (фиг.8) приняты следу|ощие обозначеФЭ ч Фо 46 48 ния Us6ix 9 щх 9 Н 666» Н gqi» 9 Н Внх

467,„9 UЗ в„69,„„- -выход ОЙ сигнал блоков

49, 47, 40, 46, 48, 42 и 39 соответственно; U „,,, U „р — управляющие сигФ4 налы на входе блоков 39 и 42;

39

Нвх |. — входные сигналы блоков 44 и

|о

39; Н, р,, — сигнал сброса на входе регистра 40.

После состояний ресурса (часть табло) представляет собой тонкий стальной лист, разграфленный соот13501

10!

20

50

5 15 ветствующим образом (фиг.7). Указатель текущего состояния ресурса представляет собой ярко окрашенный постоянный магнит в виде диска, свободно размещающегося в клетке поля состояний.

Устройство для обучения работает следующим образом.

В играх этого типа моделируется взаимодействие людей в процессе эксплуатации природных ресурсов. Так в игре Охотник" участвуют восемь игроков, имеющих в своем распоряжении участок леса для охоты, рыбной ловли и т.д. Цель каждого игрока — набрать наибольшее количество очков в течение игры, состоящей из нескольких десятков раундов. В каждом раунде игрок может выбрать одно из шести решений (ходов), описанных в таблице.

Каждое решение "Браконьерство" перемещает указатель текущего состояния ресурса (природы) в сторону ухудшения (в сторону отрицательной половины поля состояний, фиг.7) на один шаг (одну клетку). Каждое решение "Подкормка" перемещает этот указатель в сторону улучшения (к положительной половине поля состояний) на один шаг. Выбирая тот или иной ход, игрок получает выигрыш, зависящий от состояний природы (ходы а Ь) или не зависящий от него (ходы с, d, е, f). При этом он влияет на это состояние (ходы à, d) или нет (ходы Ь, с, е, f). Ход "Инспекцияи позволяет "поймать" игрока, сделавшего ход "Браконьерсгво", лишить его .возможного выигрыша и оштрафовать на — 20 очков. Ход "Премия" поощряет ходы (Ь, с, d, е) за сохранение природных ресурсов, Каждый игрок делает свой ход скрыто, т.е. не информируя других игроков.

Выигравшими партию считаются игроки, занявшие по сумме очков первое и второе место. С целью стимулирования коллективных действий (в игре разрешается согласовывать решение) число выигравших увеличивается вдвое, если данная восьмерка (первый игровой канал) наберет к концу игры большую сумму очков, чем другая (параллельно игравшая или ранее игравшая) восьмерка (второй игровой канал). Текущая сумма баллов обоих каналов отображается на игровом табло.

В процессе игры периодически (через 6-8 раундов) объявляется

3-4-минутное совещание, в ходе которого игроки имеют вазможность выбрать согласованную стратегию поведения. При этом ани могут скрывать или не скрывать друг от друга текущую сумму своих очков, Ведущий данной игры обязан разъяснить играющим правила игры, контролировать ее ходы, перемещать указатель текущего состояния ресурса, фиксировать на бланке выступления и активность играющих в ходе совещаний, а также ходы игроков. Он же периодически (через 3-5 раундов) обновляет сумму, набранную второй восьмеркой (вторым игровым каналом).

Результаты игры после саответствующей обработки и анализа позволяют выявить лидеров в восьмерке играющих, оценить ее способность к коллективным действиям. Таким образом, данная игра является своеобразным тестом, позволяющим исследовать поведение людей в процессе поиска компромиссных решений, Ее учебное назначение состоит также в активном поиске и изучении принципов разумного хозяйствования.

Устройство для обучения используется в описанной игре "Охотник" следующим образом.

Перед началом игры указатель текущего состояния ресурса (фиг.7) устанавливается в клетке поля состоячий с координатами 01. Все индикаторы на пультах 2-9, пульте 1, а также на табло 10 (фиг.1) обнуляются.

С помощью элементов 108-115 и 128144 набираются двоичные коды констант, необходимых для расчета выигрышей в соответствии с приведенной таблицей выигрышей.

После первого нажатия кнопки

"Раунд" 33 (фиг. 1) на пульте t (индикатар 30) и на всех пультах 2-9 (индикатар 44) высвечивается цифра

"01". С помощью тумблера 63 руководитель вводит информацию о начальном состоянии ресурса (включает тумблер "О"). Далее обучаемые принимают одно из шести возможных решений и скрыто в течение 10-20 с вводят его путем нажатия соответствующей клавиши блока 50 (фиг, 1) . Скрытность обеспечивается темным (полупрозрачным) экраном, закрывающим сверху клавиши

1513501 блока 50. Фиксация той или иной клавиши отражается соответствующим ин,дикатором 16 — 23.

В соответствии с вводом решений

5 срабатывает элемент ИЛИ 49 и начинает работать блок 13 пульта 1. На информационных выходах блока 13 появляются двоичные числа, соответствующие выбранным решениям. Через нажатую клавишу блока 50 управляющий сигнал поступает в регистр 40, где срабатывают соответствующие элементы И, после чего двоичное число фиксируется регистром 40 и поступает на индикатор 44. Последний высвечивает баллы, полученные данным игроком за очередной раунд. Сумматор 39 складывает это двоичное число с суммой, ранее хранящейся в регистре 41 (на 20 первом раунде эта сумма равна нулю), и через регистр 41 и узел 42 передает результат на индикатор 44, обозначенный словом "Итого" а лицевой панели пульта 2 (фиг.6), Элемент 49, элемен-25 ты 47 и 48 и одповибратор 46 вместе с узлом 42 обеспечивают правильность работы сумматора 39 и регистра 41. На информационный вход сумматора 39 двоичное число с выхода регистра 40 поступает с некоторой зацержкой по сравнению с моментом появления управляющего сигнала па выходе элемента 49,.

Задержка обусловлена затратами времени на срабатывание блока 13 и регистра 40„ поэтому управляющии сигнал па сумматор 39 подается через элемент

47 (фиг.8).

На другой информационный вход сумматора 39 поступает двоичное число с выхода регистра 41 через узел 42.

Импульс на управляющий вход узла 42, своим передним фронтом закрывающего вьгход регистра 41, формируется одновибратором 46. После получения суммы 4 двух чисел на регистр 41 с выхода элемента 48 поступает задержанный управляющий импульс, передний фронт которого разрешает запись в регистре 41 результата суммирования. После этого вход регистра 41 закрывается и затем открывается выход узла 42.

Через информационный выход пульта 2 текущая сумма игрока передается на соответствующий этому пульту вход табло 10, где с помощью сумматоров

51-58 осуществляется расчет текущей суммы для всех играющих (для первого игрового канала). Запуск сумматоров

51-58 производится через элементы

59 и 60. Эта сумма поступает на индикатор 62, обозначенный словом "Х канал" (фиг.7).

В зависимости от разности количества ходов типа d и а, подсчитываемой с помощью генератора 35, запускаемого

I .элементом 31, счетчиков 24-27, мультиплексоров 14 и 15 вычитателя 28 (фиг.1), определяется число клеток и направление перемещения индикатора текущего состояния ресурса. Оно отображается индикатором 29 в виде одноразрядного десятичного числа с соответствующим знаком (фиг ° 5, "Peсурс"). При этом тумблеры 38 используются для подачи числа используемых пультов 2 (в данном спучае 8) на вход счетчика 24, а элементы 36 и 37 — для обеспечения нормальной работы вычитателя 28„

Руководитель, считав показания индикатора 29, должен на соответствующее число клеток переместить указатель текущего состояния ресурса вдоль строки в направлении, указанном знаком числа (фиг.7) . Кроме того, он фиксирует на специальном бланке решения игроков в данном раунде.

После этого игроки вь.ключают соответствующую истекшему раунду клавишу блока 50 и ведущий нажимает кнопку 32 "Сброс" на своем пульте, обнуляя счетчики 24-27 и регистр 40 (фиг.1). На индикаторах 44 появляются нули. Далее корректируется информация о текущем состоянии ресурса: меняется положение тумблеров 63 (фиг.2), если это необходимо и нажимается кнопка 33

"Раунд", означающая переход к очередному раунду игры, в котором повторяются описанные действия. Количество раундов подсчитывается счетчиком, входящим в состав индикатора 30. Оно соответствует количеству нажатий кнопки 33 "Раунд", отображается индикатором 30 и через выход пульта 1 передается на индикатор 44. Периодически (через 3-5 раундов) ведущий через кнопки 34 вводит информацию о работе второго игрового канала. Эта информация отображается на индикаторе 62, Блок 12 (фиг. 2) работает следующим образом.

Текущее состояние природы (ресурса), отображаемое номером строки со знаком "+" или "-", по ходу игры

9 15 вводит ведущий, используя тумблеры

63, При этом напряжение, соответствующее двоичной единице, установленной на входе 11 через контакты замкнутых тумблеров 63, поступает на соответствующие логические элементы

И 64-80, НЕ 81, ИЛИ 82. На выходе

2 J а или 6,, или р-появляется r управляющий сигнал, передаваемый на соответствующий вход блока 13 (фиг.1). Например, ведущему необходимо ввести состояние природы (ресурca) "+1". Он переключает первый тумблер 63 в замкнутое состояние и напряжение, соответствующее двоичной еди,нице, поступает на вторые входы нескольких элементов И, в том числе на входы элементов 64 и 72 ° На первый вход элемента И 64 поступает единичный сигнал (с выхода элемента НЕ 81), поэтому управляющий сигнал появляется на выходе b блока 12. Каждому сочетанию положения тумблера "-" и тумблеров 1, 2,..., 8 соответствует свое количество выигранных (потерянных} очков для ходов ь . в (таблица выигрышей).

Блок 13 (фиг.3) работает следующим образом.

Управляющие сигналы от блока 12 поступают на один из управляющих входов а, r, в,..., y блока 13. Через ийформационные входы поступают сигналы с пультов 2-9, соответствующие выбранному каждым игроком решению.

Одноименные решения игроков группируются на входы соответствующих элементов ИЛИ 100-105. Кроме того, решения а и d передаются на управляющие .выходы, которые подключены к входам мультиплексоров 14 и 15 соответственно. Элемент 100 соответствует решениям а, элемент 101 — решениям Ь, элемент 102 — решениям с, элемент

103 — решениям d элемент 104 — решениям е, элемент 105 — решениям f, Если среди решений данного раунда игры есть хотя бы одно решение а или

Ь, то па выходе элемента ИЛИ 106 появляется управляющий сигнал, который в сочетании с управляющим сигналом от одного из выходов блока 12 поступает на элемент И 83-99. При этом управляющий двоичный сигнал проходит на выход того элемента И 83-99, на обоих входах которого присутствуют двоичные единицы. Тем самым из узла

107 выбирается такое двоичное число, 13501 которое соответствует текущему состоянию ресурсов и выбранному решению.

В узле 107 хранятся числа, соответствующие строке Охота по лицен5 и зии таблицы выигрышей. Эти числа выдаются на выход узла 107 и поступают на входы сумматора 116, осуществляющего их удвоение. Получаемая сумма соответствует числам строки

"Браконьерства" (а) таблицы выигрышей, (за исключением двух чисел для состояний ресурса -7, -8). Числа для этих состояний выдаются из узла

107 и через узел 125 элементов И поступают на информационный выход блока

13. Для всех других состояний через узел 126 элементов НЕ-И на этот выход поступают удвоенные числа. На второй

20 информационный выход блока 13 поступают числа, соответствующие решению Ь. Они формируются путем суммирования в сумматоре 117 числа, поступающего с выхода узла 107, и чис25 ла, выданного элементом 108 памяти па управляющему сигналу из элемента

102. Второе число поступает на вход сумматора 117 при наличии хотя бы одного хода f (" Премия" ) в данном раунде игры.

Запуск сумматоров 116 и 117 осуществляется сигналом с выхода эле" мента 121 задержки, который учитывает затраты времени на срабатывание элементов И 83-99 и узла 107 ° Элементы 109- l12 хранят числа, соответствующие выигрышу для решений с ("Фотоохота), d (" Подкормка" ), е (" Инспекция" ), f (" Премия" ), Элемен40 ты 113 — 115 хранят числа, соответствующие премиям для решений с, d е, (таблица выигрьппей). Эти числа набираются перед началам игры с помощью элементов 108-115 и выдаются на их выходы па управляющему сигналу от соответствующего элемента 102-105

Сумматоры 118-120 формируют выигрьпп для решений с, d, е с учетом премиальных очков па управляющему сиг" налу с выходов элементов 122-124 соответственно. Результат (число, соответствующее выигрышу для решения с, d, е, f) передается соответственно на третий, четвертый, пятый, шестой выходы.

Узел 107 (фиг.4) работает следующим образом, При появлении управляющего сигна.ла срабатывает один из элементов формула изобретения

Устройство для обучения, содержащее пульты обучаемых, состоящие из блока ввода ответов и блока памяти, выход которого соединен с первым входом первого индикатора, о т л и ч а и щ е е с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены информационное табло, состоящее из второго

55

И 145-161 и двоичное число, набранное с помощью тумблеров 162-178, поступает на выход и далее через элементы 127 — на выход узла 107, связанный с оответствующими входами

5 сумматоро.з 116 и 117 и узла 125 (фиг.З} .

Устройство позволяет резко сократить: затраты времени на проведение игры, освободить играющих от рутинных действий, связанных с вычислениями, обеспечивает безошибочность расчетов, не допускает возможности соз,нательно исказить играющими результа- 15 ты своих действий. Указанные преимущества обеспечиваются за счет авто:матизации всех расчетных операций и операций оперативного учета. К расчетным операциям относятся: расчет 20 выигрыша (количество очков) за очередной раунд для каждого игрока, расчет накопленной (текущей) суммы за все истекшие раунды для каждого йгрока, расчет текущей суммы очков 25 для всех игроков. К операциям учета относятся: подсчет количества, раунров, учет текущего состояния ресурсов, фиксация решений игроков в каждом раунде, фиксация текущей суммы очков

Пля игроков конкурирующего игрового

Канала. Возможпость сознательного искажения игроками ре .ультатов конкретного раунда исключается за с .ет того, что игроки не имеют доступа к

35 расчетным операциям и к отображению получаемых результатов. При проведении игры "Охотник" в обычном (неавтоматизированном) классе (аудитории) затраты времени на игру из 50 раундов составляют 4-4,5 ч, а количество ошибок составляет 5-10. При использовании предлагаемого устройства для-.игрового обучения затраты вре лени сокращаются примерно в два раза, ошибки практически отсутствуют.

1 12 индикатора, первого формирователя импульсов.и группы сумматоров, выход последнего из которых подключен к первому входу второго индикатора, а управляющий вход первого сумматора группы — к выходу первого формирователя импульсов, и пульт руководителя, состоящий из первого блока оценки, индикаторов группы, блока ввода учебной информации, второго формирователя импульсов и второго блока оценки, первый и второй информационные входы которого соединены с соответствующими выходами первого блока оценки, а первый, второй и третий управляющие входы — с соответствующими выходами второго формирователя импульсов, а в пульт обучаемого введены сумматор, резистор и распределигель импульсов, первый и второй выходы которого подключены к соответствующим,.управляющим входам блока памяти, трстий выход— к управляющему входу суюлатора, четвертый выход — к соответствующим входам групп первого и второго формирователей импульсов, а входы — к соответствующим входам блока ввода отве-,. тов, соединенным с соответствующими индикаторами группы и соответствующими входами первых групп первого блока оценки и регистра, входы второй группы которого подключены к соответствующим выходам группы первого блока оценки, управляющий вход — к второму выходу второго формирователя . импульсов, а выход — к второму входу первого индикатора и первому информационному входу сумматора, второй информационный вход и выход которого соединены с выходом и информационным входом блока памяти соответcT венно, выход блока памяти подключен к информационному входу соответствующего сумматора группы, управляющие. входы блока ввода ответов, блока ввода учебной информации, второго формирователя импульсов и первого блока оценки являются входом устройства, первый выход блока ввода учебной информации соединен с вторым входом второго индикатора, второй выход с информационным входом второго формирователя импульсов, третий выход — с третьими входами первых индикаторов, а выходы группы — с соответствующими входами второй груп11ы первого блока оценки.

1513501

Ход

Взаимовлияние ходов а Ь с d e f

100

-20

+5 +10 +15 +5

Браконьерство (а) ,Охота по лицензии (Ь) Фотоохота (с)

Подкормка (d)

Инспекция (е)

Премия (f) Количество выигранных (потерянных) очков при состоянии ресурса (природы) 3 (1 111

+8 ... +1 0 -1 ... — 7 -8

60 54 50 ... —.5 — 10 —.

30 27 25 ... -5 -10

+10

-5

-5

7з13501

1513501

QIM&Ppbl 38032

СОбР)ОЯНКА ВСЦ СЯ

ФЬиажор аьююии

cocmoeeus pecypcp

Неер

КККЬу

1513501 юу/ роз иий

+ ÐЫff

«Ф

Q) W о Р ъс»

Ь » . «р

Кпа5иши 61сИ решений

Мими р

/ВР/gPg

$0y Ivu2 м ! ц = "3»» л

Вул,»

Н, И

ugly» Qgjr

Составитель А,Карлов

Техред А.Кравчук

Корректор 3,Лончакова

Редактор И,Дербак

Заказ 6086/5 !

Тираж 469

Подписное

В!!ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101