Устройство для обучения

 

(72) Авторы йзобретения

В,П.Медведев и С,Н.Резниченко

Таганрогский радиотехнический институт им., В,Д.Калмыкова (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ

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.

Известно устройство для обучения с определением сложности и трудоемкости усвоения программы, которое содержит пульт ввода ответов, логический блок, счетчик, дешифратор, индикатор оценки, Логический блок. содержит узел присвоения весов ответам, выполненный иэ задающего генератора, соединенного со счетными триггерами и с элементами временной селекции, а также узел задания программы, соединенный с узлом синхронизации и с пультом ввода ответов P 1)

Однако указанное устройство не позволяет обеспечить оценку трудоемкости и сложности усвоения программы.учащимся при групповом обучении.

Известно также устройство, предназначенное для определения трудоемкости усвоения программй при групповом обучении и содержащее обучаю щую машину, часовой механизм и по5 тенциометр, фаэочувствительный усилитель и реле, индикаторы и задатчик расчетного времени (2).

Однако это устройство определяет трудоемкость усвоения программы путем измерения времени с момента выдачи программы до момента положительной средней оценки группы учащихся, что не является обьективным показателем сложности и трудоемкости усвоения программы.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее го пульт преподавателя, пульты обучаемых, счетчик правильных ответов, генератор тактовых импульсов, датчики биотоков, амплитудный селектор, .логические элементы И, счетчики вре-

3 97646 мени, логический элемент ИЛИ, узел определения средней трудоемкости усвоения программы, сумматор, индикатор и блок сравнения. Это устройство используется при контроле и 5 обучении для определения трудоемкости усвоения программы, а также группировки учащихся по одинаковым уровням трудоемкости усвоения программы 3), о

Однако реализуемая известным устройством оценка программы, а также группировка учащихся по уровням усвоения программы не являются объективными. Это обусловлено тем, что 15 как для оценки программы, так и для группировки учащихся в качестве основного показателя используется время, затраченное на изучение дозы программы. Данный показатель не являет- у0 ся объективным, так как даже простые задания порой требуют выполнения большого объема вычислительных работ или же просмотра большого количества информационного материала. В случае же 25 использования известного устройства для оценки подобных доз учебной информации и группировки обучаемых по уровням усвоения этих доз мы имеем следующую картину. 30

Ф

Ранее названные простые задания определены как весьма сложные и трудоемкие, а учащиеся, умеющие быстро читать и выполнять расчетные операции, отнесены к высшему уровню по усвоению программы. Таким образом, налицо явная необъективность как оценки программы, так и группировки обучаемых. И если ранее наличие этого

40 недостатка в известном устройстве было допустимо, то сейчас, когда вся система образования переходит от информационного обучения к проблемному обучению и обучению системному подходу к изучаемой дисциплине, подоб- 5. ный недостаток практически исключает возможность использования известного устройства для объективной оценки качества программ и группировки обучаемых. В настоящий момент не столько необходимо оценивать среднее время, затраченное на прохождение учебной дозы, сколько требуется оценить, насколько объективно сложна программа, т.е. какой напряженности .умственной работы требует она от учащихся, ценой какой психической нагрузки обучаемый справился с программой, 8 ф

И для увеличения эффективности обучения также необходимо группировать обучаемых не по времени, затраченному на изучение учебной дозы, а по показателю напряженности умственной работы при изучении программы, отражающему психическую напряженность умственной работы над программой относительно потенциальных возможностей учащегося, чего не позволяет реализовать известное устройство .

А это в свою очередь и приводит к значительному снижению эффективности обучения при использовании известного устройства, Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства, а также повышение эффективности обучения путем увеличения объективности оценки сложности программы и группировки обучаемых по уровням напряженности умственной работы при изучении программы.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно включенные пульт преподавателя, пульты обучаемых, счетчик правильных ответов и блок индикации, последовательно соединенные биодатчики, амплитудный селектор и элементы И, а также последовательно включенные блок интегрирования и блок сравнения,, выход которого соединен с вторым входом блока индикации, третий вход которого подключен к выходу блока интегрирования, введены цепочки из последовательно включенных блока дифференцирования и счетчика, а также цепочки из последовательно включенных блока памяти, блока деления напряжений и блока интегрирования, выход блока интегрирования каждой цепочки соединен с соответствующим входом блока интегрирования и с вторым входом блока сравнения, а входс вторым входом соответствующего пульта обучаемого, третьи входы weментов И соединены с выходами соответствующих блоков дифференцирования, а выходы - с вторыми входами соответствующих счетчиков и первыми входами соответствующих блоков памяти, вторые входы которых и входы блоков дифференцирования подключены к выходам соответствующих биодатчиков, вторые входы блоков деления напряжений соединены с выходом амплитудного селектора, выходы счет976468 6 чиков соединены с вторыми входами соответствующих элементов И, В устройстве использован эффект изменения сопротивления кожного покрова участков черепа при повышении напряженности умственной работы человека. В настоящее время известен электроэнцефалографический способ регистрации психической напряженности умственной работы, при котором измеряют сопротивление участка кожи на черепе человека, затем анализируют реоэнцефалограмму, определяя катакротическое отношение

К=Н 1Н которое возрастает прямо про1 порционально психической напряженности умственной работы.

Измеряя катакротическое отношение, можно определить объективную психическую напряженность умственной работы каждого учащегося при изучении программы относительно его потенциальных возможностей, так как предельное значение величины К=1, При этом усредненное значение величины К для всей группы учащихся достаточно объективно оценивает слои ность программы для данного контингента обучаемых.

На фиг,. 1 приведен вид реоэнцефалограммы при спокойном состоянии объекта; на фиг, 2 - при активной умственной работе, где Н - высота

° основной волны, Н - высота катакротического зубца, на фиг, 3 - функциональная схема устройства.

Пульт 1 преподавателя через пульты 2 обучаемых соединен со счетчиком 3 правильных ответов. Биодатчики 4, выполненные в виде электродов, укрепленных на висках учащихся, соединены с амплитудным селектором 5, представленным набором пиковых детекторов по числу обучаемых, блоками 6 дифференцирования, представленными дифференцирующими цепочками, и вторыми входами блоков 7 памяти, которые выполнены по схеме типовых аналоговых запоминающих устройств. Выходы блоков 6 соединены с вторыми входами логических элементов И 8, у которых первые входы соединены с выходами амплитудного селектора 5, а третьи входы - с выходами счетчиков

9, представленных счетными ячейками с пересчетом по модулю 3. Выходы логических элементов И 8 соединены с вторыми входами счетчиков 9 и первыг5

3в COTbl OCHOBHOM BOBHbl Н ) Который поступает на первый вход логического элемента И 8 и второй вход блока 10. Сигнал с выхода биодатчика

4 поступает также на блок 6, на

35 выходе которого появляются импульсы в моменты измерения формы сигнала, т.е. в моменты а, Ь, с и d. На вторыв входы блока 7 также поступает сигнал с выхода биодатчика 4» но этот сигнал не запоминается ввиду отсутствия сигнала на первом входе блока 7. В момент максимального зна" чения сигнала от биодатчика 4, т.е. в момент а, на выходе блока 6 появ4$ ляется импульс, который поступает на второй вход логического элемента И 8 и первый вход счетчика 9, обеспечивая запись в него второй единицы, так как первая единица записывается в начальном состоянии

$0 при включении. В момент Ь блок

S

1О

15 ми входами блоков 7. Первые входы блоков 10 деления напряжений, выполненных по схеме типовых аналоговых делителей, соединены с выходами -бло" ков 7, вторые входы - с выходами амплитудного селектора 5, а выходыс первыми входами блоков 11 интегрирования, у которых вторые входы соединены с выходами пультов 2 обучаемых. Выходы блоков 11 соединены с первыми входами блока 12 сравнения и группового блока 13 интегрирования, выходы которого подключены к вторым входам блока 12 и блока 14 индикации. К первым входам блока 14 подключен счетчик 3, а к третьим - блок 12.

Устройство работает следующим образом, Учащиеся получают программу, пос" ле чего с пульта 1 включаются все блоки устройства и через электроды биодатчиков 4 пропускают слабый ток.

На выходе биодатчика 4 обучаемого, начавшего работать над программой, появляется сигнал (йиг. 2),При прохождении сигнала через амплитудный селектор 5 на выходе последнего появляется сигнал (равный величине вы6 выдает следующий импульс, который поступает на второй вход логического элемента И 8 и первый вход счетчика 9, где записывается третья единица, в результате чего на выходе счетчика 9 .появляется сигнал. Сигнал с выхода счетчика 9 поступает на вход логического элемента И 8, 6468 8

30 !

20

Формула изобретения

7 97 в результате чего на выходе последнего появляется сигнал, так как на первый вход его поступает сигнал с амплитудного селектора 5, а на второй - с блока 6, Сигнал с выхода логического элемента И 8 поступает на первый вход блока 7, разрешая запись в него сигнала с биодатчика величина которого в этот момент (момент b) равна Н, Одновременно сигнал с выхода логического элемента И 8 поступает на второй вход счетчика

9, обеспечивая установку его в исходное состояние, а также запись начальной единицы. Сигнал, записанный в блок 7, равный Н, поступает на первый вход блока 10, на второй вход которого поступает си гнал с выхода амплитудного селектора ., равный

Н, . В результате этого на выходе блока 10 появляется сигнал, равный катакротическому отношению K=HAH Сигнал этот поступает на интегратор 11, который осуществляет интегрирование сигнала в течение всего периода работы учащегося над дозой программы. По завершению работы учащегося над дозой программы, т.е. после введения им верного ответа, из пульта 2 поступает на блок 11 сигнал, по которому интегральное значение катакротического отношения данного учащегося поступает на вход блока 13 и блока

12 сравнения, Аналогичным образом происходит работа устрой ст ва параллель но для каждого учащегося. Когда все учащиеся дают правильные ответы, в блоках

11 появляются сигналы средних катакротических отношений учащихся при работе над дозой, т.е. величины психической напряженности умственной работы каждого учащегося, а в блоке

13 - среднее катакротическое отношение при работе над дозой для группы в целом, т,е, величина средней психической напряженности умственной работы группы учащихся.

Одновременно из счетчика 3 поступает сигнал разрешения в блок 14, 8 этом случае блок l4 обеспечивает визуальную индикацию средней психической напряженности умственной ра; боты группы учащихся, т.е. средней сложности программы для данного контингента. Сигналыот блоков 11, поступающие на первые входы блока 12, и сигналы от блока 13, поступающие

И

45 на вторые входы блока 12, обеспечивают появление сигналов на выходах блока 12 и срабатывание блока 14. При этом, если средняя психическая напряженность умственной работы учащегося, т.е, средняя сложность программы для учащегося (сигнал от блока

11) меньше средней психической напряженности умственной работы группы, т.е, средней сложности программы для данной группы (сигнал от блока 13), то индицируется "! уровень" в блоке

14, если средняя сложность программы для учащегося равна средней сложности программы для данной группы учащихся, то индицируется "II уровень", если средняя сложность программы для учащегося больше средней сложности программы для данной группы, то индицируется "Ю уровень". !

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет достаточно объективно оценивать сложность программы для данного контингента обучаемых, на основании чего в дальнейшем можно производить корректировку учебных курсов и программ. Кроме того, группировка обучаемых по уровням психической напряженности умственной работы при изучении программы позволяет получить достаточно однородные (гомогенные) группы учащихся относительно трудности усвоения ими учебного материала. Создание же таких групп позволит в значительной степени индивидуализировать и адаптировать процесс обучения. В свою очередь, возможность объективной оценки и корректировки программы, а также индивидуализация и адаптация обучения позволяет в значительной степени повысить эффективность процесса обучения в целом. B конечном счете повышение эффективности обучения позволит улучшить качество подготовки высококвалифицированных специалистов для различных областей народного хозяйства.

Устройство для обучения, содержащее последовательно включенные пульт преподавателя, пульты обучаемых, счетчик правильных ответов и блок индикации, последовательно соединенные биодатчики, амплитудный селектор

9764 и элементы И, а также последовательно включенные 6hoK интегрирования и блок сравнения, выход которого соединен с в1орым входом блока индикации, третий вход которого подклю- з чен к выходу блока интегрирования, о т л. и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены цепочки из последовательно вклю"10 ченных блока дифференцирования и счетчика, а также цепочки из последовательно включенных блока памяти, блока деления напряжений и блока интегрирования, выход блока интегри- И рования каждой цепочки соединен с соответствующим входом блока интегрирования и с вторым входом блока сравнения, а вход - с вторым входом соответствующего пульта обучаемого 29 третьи входы элементов И соединены с выходами соотвей=твующих блоков

68 10 дифференцирования, а выходы - с вторыми входами соответствующих счетчиков и первыми входами соответ" ствующих блоков памяти, вторые входы которых и входы блоков дифференцирования подключены к выходам соответ" ствующих биодатчиков, вторые входы блоков деления напряжений соединены с выходом амплитудного селектора, выходы счетчиков соединены с вторыми входами соответствующих элементов И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР и 287423, кл. 6 09 8 7/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

М 285386, кл, G 09 В 7/00, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

И 546926, кл, t 09 B 7/07 1977 (прототип), 976468 аказ О 9 7 ираж 2 одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

i 3035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5 патент, г. жгород, ул. роектная, лиал

Составитель А.Карлов

Редактор Т.Кугрышева Техред А.Бабинец Корректор M.ÊoñTà