Обучающее устройство

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к средствам программированного обучения и контроля знаний, предназначенным для автоматизации процесса обучения и контроля на различных этапах работы с материалом в учебных заведениях любого типа. Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства путем организации процесса обучения и контроля знаний учащихся в виде игры, что способствует более эффективному запоминанию изучаемого предмета. Устройство содержит генератор 5 /тактовых импульсов/, соединенный через счетчик 4 времени /анализа решений/ с блоком 1 ввода эталонов, подключенным к первому входу информационного табло 17 через последовательно включенные первый блок 2 ввода ответов и первый блок 13 сравнения, а ко второму входу-через последовательно соединенные входы блок 3 ввода ответов и второй блок 14 сравнения. Третий вход табло 17 через первый элемент И-НЕ 15 соединен с блоком 6 фиксации ответа одного обучаемого, вторым элементом 11 дифференцирования и первым входом элемента И 8. Четвертый вход табло 17 подключен через второй элемент И-НЕ 16 к блоку 7 фиксации ответа другого обучаемого, третьему элементу 12 дифференцирования и второму входу элемента И 8, выход которого через последовательно включенные первый элемент 9 дифференцирования и триггер 10 соединен с управляющим входом счетчика 4 времени. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) А1 (58 4 G 09 В 7/07

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ у gг" q 1 оgйр

ЛЕ11Н

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ОРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4434479/24-24 (22) 31.05.88 (46) 30.12.89. Бюл. В 48 (72) М.Е.Волков (53) 681.3.071(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1327146, кл. G 09 В 7/07, 1984. (54) ОБУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к средствам программированного обучения и контроля знаний, пред.назначенным для автоматизации процес2 са обучения и контроля ка различных этапах работы с материалом в учебных

I заведениях любого типа. Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства путем организации процесса обучения и контроля знаний учащихся в виде игры, что способствует более эффективному запоминанию изучаемого предмета. Устройство содержит генератор 5 (тактовых импульсов), соединенный через счетчик 4 времени (анализа решений) с блоком 1 ввода эталонов,. подклю!

532962

30 ченным к первому входу информационного -табло 17 через последовательно включенные первый блок 2 ввода ответов и первый блок 13 сравнения, а к второму входу — через последовательно соединенные входы блок 3 ввода ответов и второй блок 14 сравнения.

Третий вход табло 17 через первый элемент И-HE 15 соединен с блоком 10 6 фиксации ответа одного обучаемого, вторым элементом 11 дифференцироваИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике а именФ но к средствам программированного обучения и контроля знаний, предназначенным для автоматизации процесса обучения и контроля на различных, этапах работы с материалом в учебных

: заведениях любого типа.

Цель изобретения — расширение дидактических возможностей устройства.

На чертеже изображена функцио, нальная схема устройства.

Устройство содержит блок 1 задания эталонов (ответов), блок 2 ввода от1 ветов, блок 3 ввода ответов, счет чик 4 времени (анализа решения), гене ратор 5 (тактовых импульсов), блоки 35

6 и 7 фиксации ответа, элемент И 8, первый элемент 9 дифференцирования, триггер 10, второй элемент 1 1 дифференцирования, третий элемент 12 дифференцирования, первый блок 13 сравнения, второй блок 14 сравнения, первый элемент И-HE 15, второй элемент

И-HE 16 и информационное табло 17.

Блок 1 предназначен для проектиро- 45 вания со слайда на экран задания и ответов к нему, а также для автоматической смены слайдов с одновременной установкой эталонного кода при поступлении на вход блока 1 импульса смены кадра.

Блоки 2 и 3 предназначены для ввода в устройство информации о выбранном первым обучаемым ответе и представляют собой переключатель на три (и более) положения, закрепленный на рабочем месте обучаемого (или в коробке, соединенной гибким шнуром с входом устройства). Положение ручки ния и первым входом элемента И 8, Четвертый вход табло 17 подключен через второй элемент И-НЕ 16 к блоку

7 фиксации ответа другого обучаемого, третьему элементу 12 дифференцирования и второму входу элемента И 8, выход которого через последовательно включенные первый элемент 9 дифференцирования и триггер 10 соединен с управляющим входом счетчика 4 времени. 1 ил. переключателя фиксирует направление на выбранный ответ.

Счетчик 4 предназначен для формирования регулируемого временного интервала, в течение которого обучаемые анализируют свое решение после оценки его устройством. В этот период они подводят итоги состязания по предыдущему заданию, а также по пройден" ной серии заданий и готовятся к следующему вопросу. Счетчик 4 выполнен на основе регистра сдвига и многопозиционного переключателя, общий контакт которого является выходом счетчика 4, а остальные контакты (входы) подключены к выходам регистра сдвига.

Генератор 5 предназначен для получения непрерывной последовательности импульсов, синхронной с секундным интервалом. Генератор 5 выполнен иа основе задающего генератора и ряда делителей частоты. В зависимости от выбранного масштаба период следования тактовых импульсов может изменяться с помощью делителей частоты.

Блоки 6 и 7 предназначены для фиксации ответа обучаемых и формирования на своем выходе запрещающего по" тенциала после фиксации ответа. Блоки

6, 7 выполнены на основе триггера и кнопочного переключателя, который конструктивно расположен рядом с переключателем блока 2 или 3.

Элемент И 8 предназначен для получения на своем выходе перепада напряжения при подаче на его оба входа запрещающих потенциалов в момент фик.сации принятого решения запоздавшим обучаемым.

Триггер 10 предназначен для управления временным режимом работы уст5 t5 ройства, обеспечивая чередование периодов интенсивной работы над заданием и периодов отдыха перед следующим заданием.

Элемент 11 предназначен для дифференцирования перепада напряжения, снимаемого с выхода блока 6 и полу1 чения импульса (ошибки, позднего ответа) в момент фиксации своего решения первым обучаемым.

Элемент 12 предназначен для дифференцирования перепада напряжения, снимаемого с выхода блока 7 и получения импульса (ошибки, позднего ответа) в момент фиксации своего решения вторым обучаемым.

Блок 13 предназначен для оценки правильности ответа первого обучаемого в момент фиксации принятого им решения (в момент поступления на его управляющий вход импульса ошибки). Блок 13 представляет собой логический элемент И-НЕ.

Блок 14 предназначен для оценки правильности ответа второго обучаемого в момент фиксации принятого им решения (в момент поступления на его управляющий вход импульса ошибки).

Элемент 15 предназначен для блокирования импульса позднего ответа, подаваемого на его управляющий вход в случае, если первый обучаемый зафиксировал свое решение быстрее вто— рого.

Элемент- 16 предназначен для блокирования импульса позднего ответа, подаваемого на его управляющий вход в случае, если второй обучаемый зафиксировал свое решение быстрее первого.

Табло 17 предназначено для накопления и отображения информации о количестве ошибок, а также о количестве поздних ответов, полученных соответственно первым и вторым обучаемыми. Табло 17 состоит из четырех счетчиков и электрически связанных с ними четырех цифровых индикаторов. На левой половине табло 17 находятся индикаторы количества ошибок и количества поздних ответов первого обучаемого. На правой половине табло

17 расположены индикаторы количества ошибок и количества поздних ответов второго обучаемого.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггер 10 сброшен и на его выходе установлен

32962 6 запрещающий потенциал, который закрывает счетчик 4 времени. Триггеры блоков 6 и 7 сброшены, и на их вы5 ходах установлены разреыающие потенциалы. Первый и второй элементы

И-НЕ 15 и f6 .открыты, все четыре четчика табло 17 индикации обнулеы. На цифровых индикаторах табло 17 установлены нули. Преподаватель подает команду "Внимание" и включает ,устройство. При этом запускается блок 1, а на его экране появляется первое задание и ряд ответов к.нему.

Цепи установки устройства в исходное

1.> состояние и начального запуска блока 1 не показаны. Обучаемые приступают к обдумыванию вопроса.

При ответе на вопрос первый обучаеЯ) мый переводит переключатель блока 2 в положение, соответствующее выбранному ответу, а нажатием кнопки переключателя в блоке 6 фиксирует свое решение. Через контакты кнопочного

25 переключателя замыкается электрическая цепь, по которой потенциал фиксации решения с выхода источника пита= ния подается на S-вход триггера блока 6, который опрокидывается и на вы30 ходе блока 6 изменяется напряжение: происходит переход от отпирающего потенциала к запирающему. Запирающий потенциал с выхода блока 6 поступает на первый вход элемента И 8 и информационный вход первого элемента И-НЕ

15. Первый элемент И-HE 15 закрывается. Перепад напряжения с выхода блока 6 поступает на вход элемента. 11, на выходекоторого образуется короткий импульс. Короткий импульс с выхода элемента 11 поступает на вход блока 13 (импульс ошибки) и вход второго элемента И-НЕ 16 (импульс позднего ответа).

При ответе на вопрос второй обу.чаемый также переводит переключатель блока 3 в положение, соответствующее выбранному ответу, а нажатием кнопки на блоке 7 фиксирует свое решение. Триггер блока 7 опрокидывается, и на его выходе изменяется напряжение: происходит переход от отпирающе го потенциала к запирающему. Зацира.,ющий потенциал с выхода блока 7 пос55 тупает на входы элементов И 8 и И-НЕ

16. Элемент 16 закрывается. Перепад напряжения с выхода блока 7 поступает на вход элемента 12 на выходе коФ торого образуется короткий нигулзс, 1532962

Короткий импульс с выхода элемента

12 поступает на вход блока 14 (импульс ошибки) и вход элемента И-НЕ

15 (импульс позднего ответа).

При решении очередного задания возможны четыре комбинации ответов: один обучаемый опередил другого и

Принял правильное решение; один обучаемый опередил другого, но принял неверное решение; другой обучаемый опоздал с ответом, но верно permian

Йадание, другой обучаемый опоздал с ответом и дал неверное решение, В случае, когда первый обучаемый ! зафиксировал свое решение быстрее второго (первая и вторая комбинации ответов), элемент И-НЕ 15 закрывается раньше, чем элемент -И-НЕ 16, Импульс позднего ответа с выхода элемента

F11 проходит через открытый элемент

И-НЕ 16 и поступает на четвертый вход табло 17. Срабатывает счетчик поздних ответов второго обучаемого.

1 ,На правой половине табло 17 показа1 ния индикатора числа поздних отве тов увеличиваются на единицу.

В случае, когда первый обучаемый ответил правильно (первая комбинация 30 ответов),замыкается электрическая цепь, проходящая-через блоки 1 и 2, по которой от выхода источника пита;ния на вход блока 13 подается запре щающий потенциал. Запрещающий потенциал блокирует прохождение импульса ,ошибки с выхода элемента 11 через ,блок 13 на первый вход табло 17. На левой половине табло 17 показания цифрового индикатора числа ошибок . 40 остаются неизменными. Первый обучаемый считается выигравшим состязание при ответе на вопрос по данному заданию вне,зависимости от правильности решения вторым обучаемым.

В случае, когда первый обучаемый ответил неправильно (вторая комбинация ответов) на информационном входе блока 13 отсутствует запрещающий потенциал. Импульс ошибки с выхода элемента 11 через открытый блок Т3 поступает на первый вход табло 17.

Срабатывает счетчик ошибок первого обучаемого. На левой половине табло

17 показания индикатора числа ошибок первого обучаемого увеличиваются на единицу. Исход состязания по этому заданию зависит от правильности ответа на вопрос вторым обучаемым.

В случае, когда второй обучаемый опоздал с фиксацией принятого решения по очередному заданию (третья и четвертая комбинация ответов), импульс позднего ответа с выхода элемента 12 поступает на вход закрытого элемента И-НЕ 15. При этом блокируется прохождение импульса позднего ответа с выхода элемента 12 через элемент И-НЕ 15 на третий вход табло 17.

На левой половине табло 17 показания .индикатора числа поздних ответов остаются неизменными.

В случае, когда второй обучаемый ответил правильно (третья комбинация ответов), замыкается электрическая цепь, проходящая через блоки .1 и 3 по которой от выхода источника питания на вход блока 14 подается запрещающий потенциал. Запрещающий потенциал блокирует прохождение импульса ошибки с выхода элемента 12 через второй блок 14 на второй вход табло

17. На правой:половине табло 17 показания цифрового индикатора числа ошиок не изменяются ° Второй обучаемый читается выигравшим состязание по

I данному заданию при условии, что первый обучаемый ошибся. 7акой исход обусловлен тем, что при сравнении результатов действий двух обучаемых отрицательный вклад ошибочного решения первого обучаемого превышает положительный вклад от быстрого ответа на вопрос. Соотношение вкладов определяется коэффициентом К и устанавливается в начале игры.

В случае, когда второй обучаемый ответил неправильно (четвертая комбинация ответов)„ на информационном входе блока 14 отсутствует запрещающий потенциал, импульс ошибки с выхода элемента 12 через открытый блок

14 поступает на второй вход табло 17.

Срабатывает счетчик ошибок второго обучаемого. На правой половине табло 17 показания индикатора числа ошибок увеличиваются на единицу. В любом случае второй обучаемый .считается проигравшим состязание, в ответе на данное задание. При неверном решении задания первый обучаемый все же считается выигравшим, как опередивший с ответом своего соперника.

В случае, когда второй обучаемый зафиксировал свое решение быстрее первого (первая и вторая комбинации

1532962!

О ответов) элемент И-НЕ 16 закрывается раньше, чем элемент И-НЕ 15. Импульс позднего ответа с выхода элемента

12 проходит через открытый элемент

И-НЕ 16 и поступает на третий вход табло 17, Срабатывает счетчик позд, них ответов первого обучаемого. На левой половине табло 17 показания индикатора числа поздних ответов уве- 1О личиваются на единицу.

В случае, когда первый обучаемый опоздал с фиксацией принятого решения, импульс позднего ответа с выхода элемента 11 поступает на управ-. ляющий вход закрытого элемента .И-НЕ !6. При этом блокируется прохождение импульса позднего ответа с выхода элемента 1t через элемент

И-НЕ 16 на четвертый вход табло 17. 20

На правой половине табло 17 показания индикатора числа поздних ответов остаются неизмененными.

Фиксация своего решения опередившим обучаемым приводит к тому, что 25 на одном из входов элемента И 8 появляется запрещающий потенциал. Однако уровень напряжения на выходе элемента И 8 при этом не меняется. Фиксация своего решения опоздавшим обучае- 30 мым приводит к тому, что на оба входа элемента И 8 поступают запрещающие потенциалы с выходов соответственно первого и второго блоков 6 и 7..Уровень напряжения на выходе элемента

И 8 при этом изменяется. Перепад напряжения с выхода элемента И 8 поступает на вход элемента 9 дифференцирования, на выходе которого образуется импульс переключения. Импульс переключения поступает на вход триггера 10 и устанавливает его в положение, при котором с выхода триггера 10 на управляющий вход счетчика

4 поступает разрешающий потенциал. 45

Открывается регистр сдвига счетчика 4.

Последовательность импульсов, поступающих с выхода генератора 5 на счетный вход регистра сдвига счетчика

4, начинает управлять его работой.

Спустя установленное в начале игры время на одном из выходов регистра сдвига, соединенного с однимиз входов многопозиционного переключателя появляется импульс смены кадра. Импульс смены кадра с выхода счетчика 4 (с общего выхода переключателя) поступа ет на вход блока 1, вход триггера

1О, а также на входы блоков 6 и 7.

Срабатывает блок 1 и на экране появ,ляется изображение следующего кадра с очередным вопросом. Триггер 10 сбрасывается и на его выходе устанавливается запрещающий потенциал.Закрывается регистр 4 сдвига счетчика.

Триггеры блоков 6 и 7 сбрасываются и на выходах блоков 6 и 7 устанавливаются разрещающие потенциалы. Устройство возвращается в состояние, исходное для работы со следующим заданием.

Один из обучаемых принимает решение и опережает другого. Весь описанный процесс повторяется вновь.

По истечении заданного отрезка ,времени преподаватель останавливает циклическую работу устройства (например, отключает выход генератора 5) и подводит итоги. Обучаемые, успевшие за положенное время охватить всю серию заданий и сделавшие меньше оговариваемого заранее предельного числа ошибок, получают "Зачет" по данной серии. Обучаемые, у которых число ошибок превьппает предельно допустимый уровень неверных ответов, а также ответившие по неполной серии заданий, получают неудовлетворительную оценку.

В зависимости от конкретных условий (целей, которые преследует прело" даватель) возможны другие варианты оценок, например: оба игрока, не допустившие ни одной ошибки во всей установленной серии заданий получают

"отлично"; .победившие игрой при тех же (или иных, скажем две-три ошибки) условиях получают "отлично" ("zopomo"); а проигравший "хорошо" ("удовлетворительно").

Использование изобретения позволяет внести элемент непосредственного состязания между учащимися впроцессе обучения и проверки их знаний и орга низовать контроль уровня усвоения, учебного материала в виде игры, что создает повьппенный интерес к заДаниям и в конечном итоге способствует более эффективному изучению и запоминанию учебного материала.

Формула изобретения

Обучающее устройство, содержащее первый и второй блоки ввода. ответов, входы которых соединены с выходом блока ввода эталонов, а выходы — с первыми входами. соответственно первого и второго блоков сравнения, выходы

Составитель А.Карлов

Редактор M.Íåäîëóæåíêî Техред Л.Олийнык Корректор Л.Патай.Заказ 8103/55 Тираж 469 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

1! 15329 которых подключены к первому и второму входам информационного табло .соответственно, и первый элемент диф ференцирования, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью расширения

5 ,дидактических возможностей устройст ва, в него введены генератор, счетчик времени, первый и второй блоки

;фиксации ответа, элемент И, триггер, второй и третий элементы дифференциIрования, первый и второй элементы

IH-ÍÅ,выходы которых соединены соответственно с третьим и четвертым входами информационного табло, первые входы — с выходами третьего и второго элементов дифференцирования соответственно, а вторые входы — а выходами соответственно первого и

1 б2 12 второго блоков фиксации ответа, подключенными к входам второго и третье"

ro элементов дифференцирования соответственно и к первому и второму входам соответственно элемента И, выход которого соединен с входом первого элемента дифференцирования, выход которого подключен к S-входу триггера, информационный и управляющий входы счетчика времени соединены с, выходами соответственно генератора и триггера, а выход — с R-входом триггера, входом блока задания эталонов и входами блоков фиксации ответа, вторые входы первого и второго блоков сравнения подключены к выходам соответственно второго и третьего элементов дифференцирования.