Обучающее устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ CN ВТВЛЬСТВУ (6t) Дополнительное к авт. свмд-ву В 723646 (22) Заявлено 2Я0378 (21) 2596605/18-24 (М

Союз Советакмк

СФцфй03нстич44ммз

Р4саублмм с присоединением задакм Мо (23) Приоритет

G 09 В 7/02

Государетвенамв «омятет

СССР яо делам азобретеняй в открытая

Опублмковамо 28.0281. Бюллетень М & (53) УДК 681 3.071 (088.8) Дата опублмковамия опоения 280231

1 (72) Авторы мзобретвммя

A.Í. Маляров, A.C. Федечкин и А.В. Алимпиев су т

-! !

Куйбннпевский политехнический институт ! им. В, В. Куйбышев а (Ут ) Заявмтель (54 ) ОБУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для обучения, и может быть использовано в различных учебных заведениях при органиэации программированного обучения.

По основному авт.св. Ф 723646 известно обучающее устройство, содержащее блок ввода ответов, подключенный к входам блока сравнения ответов и блока памяти, выход блока па-, мяти соединен со входом блока воспроизведения, подключенного к входам блока регистрации, блока сравнения ответов и блока сравнения адресов, выход. которого соединен со входом блока памяти, блок определения признаков, соединенный с выходом блока воспроизведения и со входами блоков сравнения адресов и ответов и блока 2© управления, и регистр адреса, поцключенный к выходам блоков воспроизведения и управления. и ко входам блоков .сравнения адресов и памяти

Ы.

Данное устройство позволяет реализовать разветвленные обучающие програввее, в которых процесс адаптации производится по ответам учащихся с выдачей визуальной ннформа- ЗО ции, а также дает воэможность использовать синхронизированный маг« нитофон для выдачи эвуковой информации.

Однако известное устройство ие позволяет точно и объективйо оценивать индивидуальные особенности мышления обучаемого при восприятни и переработке визуальной H звуковой информацчи. Кроме того, при использовании текстовой программы для определения индивидуальных особенностей требуется дополнительное время преподавателя и учащихся, а также значительный расход программоносителя. Следовательно, зто.устройство не позволяет правильно управлять выдачей визуальной и звуковой информацией в зависимости от особенностей учащегося воспринимать и перерабатывать различные виды информации.

Причиной этого недостатка является отсутствие воэможности индивидуально определять наиболее приемлемую форму ьыапения данного учащегося в зависимости от вида информации и выбирать обучающую программу с оптимальным соотношением видов учебной информации.

809315 ванный с блоком 2 сравнения ответов, блоком 3 анализа Физиологического состояния учащегося и блоком 4 памя5 ти, соединенным с блоком 5 воспроизведения, который подключен к блоку б регистрации, блоку 7 сравнения ад1 ресов, регистру 8 адреса, блоку 2 сравнения ответов и блоку 9 определения признаков, соединенному с блоком 3 блоком 7 сравнения адресов, блоком 10 управления и блоком 2 сравнения ответов, связанным с блоком 10 управления„ который соединен с блоком 6 регистрации и регистром 8 ад1$ реса, подключенным к блоку 4 памяти и блоку 7 сравнения адресов, выход которого подсоединен к блоку 4 .памяти и ко входу блоха5 воспроизведения, а,кроме того, датчик 11

20 через генератор 12 соединен с блоком 3, выход которого подключен к регистру 8 адреса..

Блок ввода ответов состоит из кнопки "Готов", триггера "Готов", 25 цифро-буквенных кнопок ввода ответов, дешифратора, триггеров запоминания ответов и реле запуска лентопротяжного механизма (не показаны).

Блок 4 памяти включает носитель информации на кинопленке с нанесенными на ней информационными кадрами и кодами управления, проекционную ,лампу и реверсивный лентопротяжный механизм (не показаны).

Блок 5 воспроизведения состоит из однотипных фотоэлектрических усилителей 13, преобразующих Фотосигналы в электрические импульсы и усиливающих их, а также из синхронизированного магнитофона 14.

Альфа-ритм наблюдается постоянно у 15Ъ людей, у 15% его нет,а у 70% он появляется тогда, когда мозг отдыхает. Те индивидуумы, у которых альфа-ритма никогда не было, имеют хорошую зрительно-образную память, и они лучше воспринимают и перерабатывают визуальную информацию. У тех индивидуумов, у которых альфа-ритм наблюдается постоянно (не депресси- 45 рует),оперирование слуховыми образами в процессе мышления преобладают над зрительными.Кроме того, они испытывают трудности при.восприятии и переработке визуальной информации. 50

Люди с нормальной динамикой альфа-ритма способны пользоваться как слуховыми, так и зрительными образами при обучении.

Устройство позволяет обучаться по программам, в которых соотношение выдаваемой визуальной и звуковой информации соответствует особенностям мышления учащегося.

На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 — ® три типа кодов со схематическим изображением блока воспроизведения; на фиг.3 — функциональная схема блока анализа физиологического состояния

65 учащегося.

Цель изобретения — расширение ди» дактических возможностей устройства эа счет учета физиологического состояния учащихся.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены последовательно включенные датчик сигнала физиологических параметров учащегося; генератор и блок анализа физиологического состояния учащегося, соединенный с выходами блоков ввода ответов и определения признаков и со входом регистра адреса, выход блока сравнения адресов подключен ко входу блока воспроизведения.

При этом блок анализа физиологического состояния учащегося содержит элементы И, инвертор, триггеры, одновибратор и элемент задержки, соединенный через первый элемент И с первыми входами блока и непосредственно с первым входом второго элемента И, второй вход которого непосредственно подключен ко второму входу блока, а выход — через первый триггер к первому выходу блока, выход третьего элемента И через второй триггер соединен со вторым выходом блока, первый вход — через инвертор со вторым входом блока, а второй вход — через одновибратор с одним из первых входов блока.

В предлагаемом устройстве использован эффект депрессии альфа-рит-мов мозга у определенного круга индивидуумов, динамика которых связана с особенностями мышления индивидуума.

Обущающее устройство (Фиг.1) содержит блок 1 ввода ответов, свяБлок 6 регистрации включает в себя счетчик ошибок со схемой совпадения на счетном входе, дешифратор и индикаторные лампы оценок (не показаны).

Перед рассмотрением работы устройства необходимо рассмотреть кодировку кинопленки (фиг.2). В предлагаемом устройстве программа имеет три типа 15, 16 и 17 кодов с различными функциями в управлении работой устройства.

Коды типа 15 содержат ход 18 возможного ответа, предназначенный для сравнения с кодом ответа, разряд 19

"Обязательное сравнение", необходимый для безусловного сравнения с кодом ответа, разряд 20 "Неправильно", предназначенный для занесения одного штрафного балла в блок регистрации, и отличительный признак 21, служащий для опознавания кодов типа

15. Отличительный признак содержит такую комбинацию кодов в своих разрядах, которая является запретной для кодов других тинов (например, 809315

3-й снизу разряд светлый, а 2-й снизу — темный).

Коды типа 16 содержат адрес (код)

22 следующего кадра, по которому нужно искать следующий кадр, а также разряд 23 направления движения кинопленки "Реверс". Отличительный признак 24 предназначен для огознавания кодов типа 16 (например, 3-й снизу разряд темный, 2-й снизу разряд светлый).

Коды типа 17 содержат адрес (код)

25 кадра, являющийся двоичным номером кадра и предназначенный для сравнения с адресом следующего кадра, разряд 26, служащий для включения синхронизированного магнитофона,и отличительный признак 27 (например, 2-й и 3-й снизу разряды светлые).

В кодах всех типов существует один служебный разряд 28 "Маркер", предназначенный для формирования >0 разрешающего сигнала на считывание всего кода.

Блок 5 воспроизведения включает разряды 29-36 (фиг.2).

Блок 3 анализа физиологического 25 состояния учащегося состоит (фиг.З) иэ элементов И 37-39, инвертора 40,. триггеров 41 и 42, одновибратора 43 и элемента задержки 44.

Предлагаемое устройство работает ЗО . следующим образом.

Учащийся перед обучением в то время, когда его мозг отдыхает, нажимает кнопку "Готов" блока 1 ввода ответов. Триггер "Готов" устанавлива- З5 ется в единичное состояние и блок

1 ввода ответов выдает разрешающий сигнал на определение уровня альфаритма в блок 3, по которому последний запоминает низкий уровень сигнала, приходящего с ген.ератора 12, 4О тем самым фиксируя низкий уровень альфа-ритма во время отдыха мозга.

Кроме того, из блока 1 в блок 4 памяти поступает сигнал, по которому включается проекционная лампа, и 45 кадр с учебным материалом проектируется на экран; Через промежуток времени, необходимый для осмысливания учащимся визуальной. информации, блок

3 записывает сигнал высокого уров- щ ня из генератора 12 по разрешающему сигналу блока 9 определения признаKoB o .íàëH÷èè кода типа 17,тем самым фиксируя отсутствие депрессии альфаритма во время работы мозга. Если во время отдыха мозга уровень альфаритма был высоким, а во время работы мозга — низким„ то блок 3 запоминает наличие депрессии альфа-ритма.. Иэ блока 3 на два элемента регистра 8 адреса поступает код, свидетельст- 40 вующий об отсутствии альфа-ритма, о постоянном присутствии альфа-ритма или о наличии депрессии альфа-ритма у учащегося, что определяет подпрограмму, по которой следует обучать 65 учащегося. Обучающие подпрограьвиыотличаются определенным соотношением звуковой и визуальной информации, наилучшим образом соответствующим особенностям мышления у.=нного учащегося. В первой подпрограмме экспозиция кадров не дополняется (или поч- ти не дополняется) звуковым сопровождением, во второй - почти все кадры дополняются звуковым сопровождением. В третьей подпрогрюаае:соотношение звуковой и визуальной информа-. ции определяется особенностяии программируемого учебного материала дия учащихся с депрессируемни Мьфа-рит мом, После ввода учащимся -ответа блок

1 ввода ответов вццает код ответа в блок 2 сравнения ответов, а по коду ответа особенности мьааления учащегося и кодам, считываеиьи с кинопленки, осуществляется покск необходимого кадра. В блок 2 поступают скгналы с фотоэлектрических усилителей

13 блока 5,воспроизведения, считывающих коды возможных отзетоа и разряд Обязательное сравнение, а иэ блока определения признаков 9 поступают сигналы о считывании кодов типа. 15.

В исходном состояний устройство реагирует только на коды типа 15.При поразрядном сравнении кода ответа с кодом возможного ответа н при наличии сигнала из блока 9 блок 2 выдает сигнал сравнения в блок 10 управления.

Если ни один иэ предусмотренных кодов возможных ответов не сравнился с кодом ответа, то придет код типа 15, стоящий последним среди кодов типа

15, в котором содержится разряд . Обязательное сравнение, и при считывании такого кода блок 2 выдает сигнал в блок 10.

В блок 9 определения признаков поступают сигналы иэ разрядов 34 и

35 блока 5 воспроизведения, занятых отличительныки признаками, а нз блока 9 поступают разрешающие сигналы о наличии типа кода в блок 2 сравнения ответов, если считываемый код является кодом типа 15, в блок управления 10, если считываемый код относится к типу 16, в блок 7 сравнения адресов и в блок 3 анализа физиологического состояния учащегося-, если это код типа 17.

Блок управления 10 по сигналу из блока 2 производит запоминание наличия сравнения кода ответа и кода возможного ответа и выдает кратковременный сигнал на запись и индикацию ошибки в блок 6 регистрации, и если в сравниваемом коде типа 15 закодирован разряд, Неправильно, который из блока.. 5 подается в блок

6, то прн совпадении двух сигналов блок 6 регистрирует и индицирует ошибку. После запоминания сигнала

809315 сравнения кода возможного ответа и кода ответа блоком 10 первый пришедший код типа 16 вызывает появление сигнала из блока 9 в блок 10, который вырабатывает разрешающий сигнал на запись адреса необходимого кадра в регистр 8 адреса. Aöðåñ необходимого кадра формируется из адреса 22 следующего кадра н сигнала 23 Реверс, приходящих в блок 8 из блока 5, а также из двух разрядов кода, © приходящего в блок 8 из блока З.Если необходимый кадр находится в стороне, противоположной первоначальному направлению движения кинопленки, то регистр 8 адреса подает сигнал

"Реверс" в блок 4 памяти, по кото- 15 рому направление движения кинопленки изменяется на противоположное.

Блок сравнения адресов 7 производит поразрядное сравнение адреса нужного кадра, приходящего из ре-, Щ гистра 8 адреса, и кода кадра, приходящего нз блока 5 воспроизведения, при наличии разрешающего сигнала нз блока 9 определения признаков (о наличии кода типа l7).Прм поразрядном сравнении блоком 7 выдается сигнал на остановку лентопротяжного механизма в блок 4 памяти и разрешающий сигнал на включение синхронизированного магнитофона 14. Если в коде типа 17 содержится закодированный разряд 26, то по сигналу иэ

Фотозлектрйческих усилителей 13 включится синхронизированный магнитофон 14.

Обучающее устройство работает следующим образом.

С учащегося во время отдыха мозга датчиком 11 снимается уровень альфа-ритма. Генератор 12 с порого» вымм элементами преобразует альфа- Щ ритм в логические уровни сигналов.

При отсутствии альфа-ритмй у учащегося низкий уровень сигнала с генератора 12 иивертируется элементом . 40 и подается на первый вход элемента И 38е При нажатии учащимся кноп ки "Готов" в блоке 1 ввода ответов, одновибратор 43 вырабатываЕт разрешающий импульс на второй вход элемен" та И 38, с выхода которого сигнал, @ свидетельствующий о низком уровне альфа-ритма учащегося, записывается в триггер 41. Если при нажатии кнопки "Готов" во время отдыха мозга учащегося на выходе генератора 12 прмсут" ствует высокий сигнал, то он ме записывается в триггер 41.

Сигнал наличия кадра с учебной инФормацией приходи на первый вход элемента И 37, на его второй вход приходит сигнал с -триггера "Готов" 4щ блока 1. Через времф, определяемое элементом задержки 44 и необходимое для осмысливания учебнОго материала, во время работы мозга разрешающий сигнал с элемента задержки 44 прихо д дит на первый вход элемента И 39. На второй вход элемента И 39.приходит сигнал высокого уровня с генератора

12, свидетельствующмй.о том, что альфа-ритм присутствует постоянно, нли приходит сигнал низкого уровня. При наличии сигнала высокого уровня единичный сигнал элемента И 39 запишется в триггер 42.

Таким образом, если в триггерах 41 н 42 присутствует комбинация уровней "1"-"0", то это свидетельствует о постоянном отсутствии альфа-ритма учащегося, если "0"-"1"- о постоянном йрисутствии альфа-ритма,.комбинация "0"-"0" - о нормальной динамике альфа-ритма. Сигналы с выходов триггеров 41 и 42 поступают в блок 8, где записываются в начале и сохраняются до конца обучения.

В первом случае учащемуся выдается подпрограмма беэ использования магнитофона, во втором - с его преимущественным использованием, в третьем случае магнитофон подключается в определенных ситуациях.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить эффективность обучения. Определение способности учащегося воспринимать и перерабатывать информацию определенного вида (звуковую, зрительную или как звуковую, так и зрительную) позволяет адаптивно обучать учащихся. При этом производится выбор подпрограввн с определенным соотношением зрительной и звуковой информации, соответствующим особенностям мышления учащегося. формула изобретения

1. Обучающее устройство по авт. св. и 723646,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что., с целью расширения дидактических возможностей устройства. за счет учета.физиологического состояния учащихся, оно содержит последовательно включенные датчик сигнала физиологических параметров учащегося, генератор и блок анализа физиологического состояния учащегося, сочиненный с выходамм блоков ввода ответов и определения признаков и ао входом регистра адреса, выход блька сравнения адресов подключен ко входу блока воспроизведения.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е e c я тем, что блок анализа физиологического состояния учащегося содержит элементы И, иивертор, триггеры, одновмбратор и элемент задержки, соединенный через первый элемент Й с первыми входами блока

at непосредственно - с первым входом второго элемента И, второй вход которого непосредственно подключен ко второму входу блока, а выход - через первый, трмггер к первому выходу бло

I

1 !

1 !

Риг. 1

15

18 гв

Фиг. 2 ка, выход третьего элемента И через второй триггер соединен со вторым выходом блока, первый вход — через инвертор со вторым, входом блока, а второй вход — через одновибратор с одним из первых входов блока.

t .! ! !

I

I

I

I

l ! !

809315 10.

Источники информации, принятые во внимание при эк1спертизе

Авторское свидетельство СССР .в 723646, кл. G 09 8 7/02, 1976 (прототип);

I

1

Составитель A. Карлов

Редактор A. Лежнина Техред М.Федорнак Корректор Н. Григорук

Заказ. 435/65 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,:Х-35, Раушская наб.; д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4