Адаптивное обучающее устройство

 

О П И С А Н И Е 1ц640354

ИЗОВЕИт ЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву. (22) Заявлено 15.12.76 (21) 2429379/18-24 (51) М. Кл."G 09В 7/02 с присоединением заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет

СССР по делам изобрегеннй и открытий (43) Опубликовано 30.12.78. Бюллетень ¹ 48 (53) УДК 681.3.371 (088,8) (45) Дата опубликования описания 30.12.78 (72) Авторы изобретения

А. В. Алимниев и В. С. Великанов (71) Заявитель Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева (54) АДАПТИВНОЕ ОБУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, в частности к обучающим устройствам, и может быть использовано в различных учебных заведениях.

Известны адаптивные обучающие устройства, используемые для обучения учащихся по адаптивным программам.

Одно из известных адаптивных обучающих устройств содержит обучающую машину, блок обработки ответов, вычислительный блок, блок формирования сигналов рассогласования, реверсивный коммутатор программы и пересчетную схему (1). Это устройство содержит сложный вычислительный блок, вычисляющий отношение числа правильных ответов к общему числу ответов и сложный блок формирования сигналов рассогласования, сравнивающий вычисленное отношение с заданными критериями и выдающий сигнал рассогласования.

Другое известное адаптивное обучающее устройство имеет блок связи с вычислителем, дешифратор, блок ввода, управляемый диапроектор, экран, блок фотодатчиков, логический блок, блок оценок, блок индикации и вычислитель (2).

Это устройство имеет сложный блок связи с вычислителем, усложненный логический блок, позволяющий управлять кинопленкой самостоятельно и по сигналам из вычислителя. Кроме того, устройство предполагает наличие длинных линий связи, наличие блоков передачи и приема информации, наличие приоритетной схемы, поз. воляющей переходить от решения текущей задачи к обслуживанию обучающего устройства, а также необходимо программное обеспечение.

Наиболее близким техническим решением к настоящему изобретению является адаптивное обучающее устройство, содержащее блок ввода ответов и памяти, вто 5 рой и третий входы которого подключены соответственно к выходам регистра адреса и блока сравнения адресов, а выход — ко входу блока воспроизведения учебной информации, соединенного с правым входом

20 блока сравнения адресов, вторым входом блока сравнения ответов, первым входом регистра адреса, первым входом счетчика ошибок и входом блока определения признаков, выходы которого подключены ко

25 второму входу блока сравнения адресов, третьему входу блока сравнения ответов и первому входу блока управления, второй вход блока управления соединен с выходом блока сравнения ответов, первый выход—

30 со вторым входом регистра адреса, второй

640354

65 выход — со вторым входом счетчика олибок, подключенного к блоку индикации, выход регистра адреса соединен с третьим входом блока сравнения адресов (3).

Недостатком известного устройства является невысокая степень адаптации, из-за чего невозможна реализация ветвлений в зависимости от количества ранее сделанных ошибок, что необходимо для реализации многоуровневых обучающих программ, в которых один и тот же материал изложен несколько раз с различными степенями трудности.

Причинами нсдостатков перечисленных выше устройств являются отсутствие блока, сравнивающего предысторию обучения учащегося с эталонами предыстории ll отсутствие связей, позволяющих перекодировать код ответа учащегося в адрес следующего кадра в зависимости от результатов сравнения предыстории обучения.

Целью изобретения является повышение точности обучения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит блок сравнения величин ошибок, три входа которого подключены к выходам счетчика ошибок, блока воспроизведения учебной информации и блока определения признаков, а выход— к третьему входу блока управления.

На фиг. 1 приведена блок-схема адаптивного обучающего устройства; фиг. 2— четыре типа кодов со схематическим изображением блока воспроизведения; фиг. 3— внешний вид участка кинопленки с информационными кадрами и кодами; фиг. 4— функциональная схема вычислителя.

Предлагаемое адаптивное обучающее устройство содержит блок ввода ответов 1, соединенный с первыми входами блоков сравнения ответов 2 и памяти 3, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам регистра адреса 4 и блока сравнения адресов 5, а выход — ко входу блока воспроизведения учебной информации 6, соединенного с первым входом блока сравнения адресов 5, вторым входом .блока сравнения ответов 2, первым входом регистра адреса 4, первым входом счетчика ошибок 7 и входом блока определения признаков 8, выходы которого подключены ко второму входу блока сравнения адресов 5, третьему входу блока сравнения ответов 2 и первому входу блока управления 9, второй вход блока управления 9 соединен с выходом блока сравнения ответов 2, первый выход — со вторым входом регистра адреса

4, второй выход — со вторым входом счетчика ошибок 7, подключенного к блоку индикации 10, выход регистра адреса 4 соединен с третьим входом блока сравнения адресов 5, блок сравнения величин ошибок

11, три входа которого подключены к выходам счетчика ошибок 7, блока воспроизведения учебной информации 6 и блока

)0

I5

50 определения признаков 8, а выход — к третьему входу блока управления 9.

Блоки 2, 4, 5, 7, 8, 9, 11 oR единены в вы ill(ë итель 12.

Блок ввода ответов I состоит из цифробуквенных кнопок ввода ответов, дешифратора, триггеров запоминания ответов и реле запуска лентопротяжного механизма.

Блок памяти 3 содержит носитель информации на кинопленке с нанесенными на ней информационными кадрами и кодами управления и реверсивный лентопротяжный механизм.

Блок воспроизвсдеция учебной информации 6 состоит из однотипных фотоэлектрических усилителей, преобразующих фотосигналы в электрические импульсы и усиливающие их, блок индикации 10 содержит ждущий мультивибратор и индикаторную лампу «неправильно».

Перед рассмотрением работы устройства необходимо рассмотреть кодировку кинопленки (фиг. 2).

В предлагаемом устройстве программа имеет четыре типа кодов 13, 14, 15, 16 с различными функциями в управлении работой устройства.

Коды типа 13 содержат код возможного ответа 17, предназначенный для сравнения с кодом ответа, разряд «обязательное сравнение» 18, необходимый для безусловного сравнения с кодом ответа, разряд «неправильно» 19, предназначенный для занесения одного штрафного балла в счетчик ошибок

7, и отличительный признак 20, служащий для опознавания кодов типа 13 вычислителем 12. Отличительный признак 20 содержит такую комбинацию кодов в своих разрядах, которая является запретной для кодов других типов, например 3-й снизу разряд светлый, а 2-й снизу разряд темный.

Коды типа 14 содержат код возможного числа ошибок 21, служащий для сравнения с кодом числа ошибок, хранящимся в счетчике ошибок, разряд «обязательное сравнение» 22, предназначенный для безусловного сравнения с кодом числа ошибок, и отличительный признак 23, предназначенный для опознавания типа кода вычислителем (3-й снизу разряд темный, а 2-й снизу разряд светлый).

Коды типа 15 содержат адрес следующего кадра 24, по которому нужно «искать» следующий кадр, и отличительный признак

25, предназначенный для опознавания типа кода вычислителем (2-й и 3-й разряды снизу темные).

Коды типа 16 содержат код кадра 26, являющийся двоичным номером кадра и предназначенный для сравнения с адресом следующего кадра, и отличительный признак 27 (2-й и 3-й разряды снизу светлые).

Один разряд кода типа 16 в данном устройстве не используется, но его можно при640354 меиить, например, для включения синхронизированного магнитофона.

В кодах всех типов существует один служебный разрез — «маркер» 28, предназначенный для формирования разрешающего сигнала на считывание кода и необходимый для того, чтобы информация не считывалась с кадров во время движения кинопленки. Маркер должен располагаться ниже (или выше) уровня кадров, а сигнал с выхода «маркерного» фотоэлектрического усилителя 29 подается на остальные. фотоэлектрические усилители 30 — 35 в..качестве разрешающего. В работе вычислителя 12 он не принимает участия и поэтому на фиг. 4 не показан.

На фиг. 2 дано также схематическое изображение блока воспроизведения 4 с фотоэлектрическими усилителями 30 — 35.

Это необходимо для того, чтобы показать, с каких усилителей считываются соответствующие разряды кодов, что понадобится для рассмотрения работы вычислителя 12 по функциональной схеме (фиг. 4).

На пленке-программе 36 (фиг. 3) нанесены кадр с вопросом 37, кадры с разъяснениями 38 и коды управления типов 13, 14, 15, 16. Коды управления расположены между кадрами, причем количество кодов, относящихся к одному кадру, может быть различным, что зависит от количества ветвей от данного кадра. Например, от кадра 37 возможно семь ветвлений к кадрам 38, что зависит от ответа учащегося и предыстории обучения. Переходы показаны стрелками.

Коды управления расположены группами. Каждая группа относится к одному кадру и расположена рядом с кадром справа от кадра. Коды чередуются по типам в определенной закономерности. Рядом с кадром стоят код типа 16, предназначенный для перехода к данному кадру, затем последовательность кодов, необходимых для переходов от данного кадра, в начале которой стоит код (коды) типа 13 (коды возможных ответов), затем код (коды) типа 14 (коды возможного числа ошибок), потом код типа 15 (адрес следующего кадра), затсм опять код (коды) типа 13, код (коды) типа 14 (коды возможного числа ошибок) и код типа 15 и т. д.

Вычислитель 12 содержит логические элементы эквивалентности 39, 40, 41, элементы

И 42 — 54, элементы ИЛИ 55, 56, инвертор

57, элементы памяти 58 — 62, элемент задержки 63, ждуший мультивибратор 64.

Ллаптивное обучающее устройство рабо тает следующим образом (фиг..1)..

После ввода учащимся ответа, блок ввода ответов 1 подает код ответа в вычислитель 12 и подает сигнал запуска лентопротяжного механизма в блок памяти .3. Во время движения кинопленки управляющие коды проходят .лимо фотодатчиков блока воспооизведения 6, считываются., «1cH1858ются и подаются в вычисли«ель 12, который на основе кода ответа и кодов, считываемых с кинопленки, осуществляет поиск нужного кадра. Коды считываются последовательно (на фиг. 3 слева направо), во время движения кинопленки. Код ответа поступает в блок сравнения ответов 2.

В этот блок поступают сигналы от разрядов блока воспроизведения 6 с фотоэлектрических усилителей 30 — 32, считывающих коды возможных ответов и разряд «обязательное сравнение», а из блока определения признаков 8 поступают сигналы о считывании кодов типа 13.

В исходном состоянии вычислитель 12 реагирует только на коды типа 13. При сравнении кода ответа с кодом возможного ответа и при наличии сигнала из блока 9 блок 2 выдаст сигнал сравнения в блок уп20 равления 10.

Если ни один из предусмотренных кодов возможных ответов не сравнился с кодом ответа (учащийся отметил не предусмотренным образом), то придет код типа 13, стоя25 щий последним среди кодов типа 13, в котором содержится разряд «обязательное сравнение», и при считывании такого кода блок 2 выдаст сигнал сравнения в блок управления 9.

30 В блок определения признаков 8 поступают сигналы из разрядов блока воспроизведения 6, занятых отличительными признаками, а из блока 8 поступают разрешающие сигналы о наличии типа кода в блок

35 сравнения ответов 2, если считываемый код является кодом типа 13, в блок сравнения ошибок 11, если считываемый код относится к типу 14, в блок управления 9, если код относится к типу 15, и в блок

40 сравнения адресов 5, если это код типа 16.

Блок управления 9 по сигналу из блока

2 производит запоминание наличия сравнения кода ответа и кода возможного ответа и выдает кратковременный сигнал на за45 пись ошибки в счетчик ошибок 7 и если в сравниваемом коде типа 13 закодирован сигнал «неправильно», который пз блока 6 подается в счетчик ошибок 7, то при совпадении двух сигналов блок 7 регистрирует

5О ошибку. Одновременно блок 7 подает крат ковременный сигнал в блок индикации 10, который увеличивает длительность сигнала и индицирует ошибку.

После запоминания сигнала сравнения

55 кода возможного ответа с кодом ответа блоком 9 вычислитель 12 в дальнейшем реагирует только на коды типа 14. При считывании кода типа 14 блок определения признаков 8 подает разрешающий. сигнал

60 в блок сравнения ошибок 11, по которому код возможного числа ошибок.. поступающий из блока воспроизведения 6 в блок 11, сравнивается с кодом числа ошибок, -постучаюшнм из счетчика ошибок 7 в блок 11.

Пои псоазоя ном сравнении тнх кодов

640354

10 сравнение кода возможного ответа с кодом ответа, закодирован разряд «неправильно».

Сигнал управления через элемент И 50 поступает на счетчик из триггеров 61 и в блок индикации 10.

При опрокидывании элемент 58 подает разрешающий сигнал на элемент И 48, разрешая прием сигнала сравнения кода возможного числа ошибок с кодом числа ошибок, хранящихся на триггерах 61. В этом состоянии вычислитель 12 реагирует только на коды типа 14. Во время прохождения кода типа 14 код возможного числа ошибок из блока воспроизведения 6 поступает в блок сравнения ошибок 11 на элементы эквивалентности 40. При сравнении этих кодов сигнал сравнения с элемента И 51 поступает через элемент ИЛИ 56, через элемент И 52 (на второй вход элемента

И 52 поступает разрешающий сигнал из блока 8 о наличии признака кода типа 14) и через элемент И 48 (на втором выходе

И 48 в этот момент присутствует разрешающий сигнал, см. выше) на триггер 59, который запоминает наличие сравнения кода возможного числа ошибок с кодом числа ошибок и подает разрешающий сигнал на элемент И 49, подготавливая цепь выдачи разрешающего сигнала на запись адреса следующего кадра. Для адреса с наибольшим числом ошибок придает код возможного числа ошибок с перфорацией «обязательное сравнение». В этом случае цепь срабатывания триггера 59 будет такой: усилитель 33 — ИЛИ 56 — И 52 — И 48— элемент задержки 59.

После опрокидывания элемента 59 первый же пришедший код типа 15 вызывает появление сигнала «ra выходе элемента 46 в блоке определения признаков 8, с которого поступает в блок управления 9 на элемент совпадения 49. С выхода элемента 49 сигнал подается в регистр адреса 4 на элемент И 53. По этому сигналу адрес следующего кадра с усилителей 30 — 33 записывается в регистр адреса 4 на элементы 62.

Разрешающий сигнал на выходе схемы

49 появляется на короткое время, определяемое элементом задержки 60. Через время задержки срабатывает элемент 60, запоминая наличие записи,и подает запрещающий сигнал на элемент 49, что необходимо для .чиквпдацпп повторной записи.

C одного пз элементов 62 снимается сигнал «реверс», поступающий в блок памяти

3, который испол« .угтся дчя управлгнпя направлением перемотки киногьченкц. Сигналы с остальных элементов 62 поступают в блок сравнения адресов 5 на элементы эквивалентности 41, которые производят поразрядное сравнение адреса следующего кадра и кода кадра, поступающего из блока воспроизведения 6 с усилителей 30 — 32.

При поразрядном сравнении кодов появляются сигналы на выходах элементов 41, 5

65 если считываемый код относится к типу 16, то придет сигнал из блока 8 на элемент совпадения 54. С выхода элемента И 54 снимается сигнал остановка лентопротяжного механизма, поступающий в блок памяти 3. По этому сигналу лентопротяжный механизм в блоке 3 останавливается и фиксирует нужный кадр с информацией.

Применение данного устройства позволяет реализовать многоуровневые обучающие программы, в которы.; один и тот же материал изложен несколько раз с различными степенями трудности, при обучении по которым «сильные» учащиеся будут обучаться по программе с высоким уровнем изложения, а «слабые» учащиеся будут обучаться по программе с низким уровнем изложения.

Применение многоуровневых обучающих программ повышает качество обучения и сохраняет у «сильных» учащихся интерес к обучению, а знания более слабых учащихся, благодаря более подробному объяснению материала, доводятся до уровня «сильных» учащихся.

Формула изобретения

Адаптивное обучающее устройство, содержащее блок ввода ответов, соединенный с первыми входами б.чоков сравнения ответов и памяти, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам регистра адреса и блока сравнения адресов, а выход — ко входу блока воспроизведения учебной информации, соединенногос первым входом блока сравнения адресов, вторым входом блока сравнения ответов, первым входом регистра адреса, первым входом счетчика ошибок и входом блока определения признаков, выходы которого подключены ко второму входу блока сравнения адресов, третьему входу блока сравнения ответов и первому входу блока управления, второй вход блока управления соединен с выходом блока сравнения ответов, первый выход — со вторым входом регистра адреса, второй выход — со вторым входом счетчика ошибок, подключенного к блоку индикации, выход регистра адреса соединен с третьим входом блока сравнения адресов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности обучения, оно содержит блок сравнения величин ошибок, три входа которого подключены к выходам счетчика ошибок, блока воспроизвсдг пня учеб««ой информации ц блока определения признаков, а выход — к третьему входу блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ю 193179, кл. G 09В 7/02, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

% 327510. кл. G 098 7/02. 1972, 640354

3. Заявка № 2184468/24, М., кл. G 09В

7/02, 1975, по которой принято положитель12 ное решение о выдаче авторского свидетельства.

640354

Риг. Ф

Корректор 3. Тарасова

Редактор Ю. Челюкаиов

Заказ 2356/12 Изд. № 811 Тираж 502 Подписное .

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-j35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Т. Ничипорович,Техред С. Антипенко

I !