Устройство для обучения и контроля знаний Советский патент 1983 года по МПК G09B7/02 

Изобретение относится к техническим средствам обучения, предназначенным для обучения и проверки знаний учащихся, и может бъать использовано в учебных заведениях различного уровня и профиля для проверки и , закрепления знаний учащихся по различньлм дисциплинам.

Известно устройство, содержащее блок считывания информации, дешифратор, блок управления, блок сравнения, блок оценки, блок ввода ответов и информационное табло С Недостатками данного устройства являются ограниченные дидактические возможнос и, так как оно не определяет и;-не оценивает степень полноты ответа. Это происходит потому, что результат несравнения введенного ответа с эталонным фиксируется по всему ответу в целом без указания, какой именно символ {какое именно действие) ошибочен. Кроме того, устройство имеет ограниченную область применения, так как для обеспечения его работы нужны дорогостоящие устройства перфорирования и считывания ,с перфоленты.

По- основному авт. св. № 430431 наиболее близким к изобретению явля-;

ется устройство, содержащее схему сравнения, входа которой подключены к блокам ввода ответов и памяти, а выходы - к блоку вывода информации и блоку оценок, соединенному с блоком памяти, а блок ввода ответов подключен к блоку вывода информации, ограничитель неверных ответов, вход которого соединен со схе10мой сравнения, а выходы подключены К блокам оценки и вывода информации. Ответы учащегося на вопросы (в том числе результат решения задачи) , введенные в блоке ввода отве15тов, сравниваются с эталонными, хранящимися в блоке памяти При вводе неправильного ответа ограничитель неверных ответов фиксирует его. Учащийся может повторить попытку от20вета, но не более, чем это предусмотрено ограничителем неверных ответов. Если учащийся не смог ответить верно, то сигнал о неверности ответа из блока ограничения невер25ных ответов поступает в блок оценок В блоке оценок накапливается информация о количестве верных и неверных ответов. После ответа на все вопросы билета в блоке оценок фор30мируется оценка. Устройство позволяет контролировать и оценивать знания учащегося при ответе на вопросы, ответы на которые формируются в окончательном виде, т.е., если вопрос задан в виде задачи, то контролируемым ответом на вопрос будет ответ задачи, но не ее решение. Например, если условие задачи предполагает многодейственное реше ние (1, 2,...,п), то ответом задачи является результат п-го действия, что и контролирует данное устройство 2. Недостатками данного устройства ляются ограниченные дидактические возможности, так как оно не позволяет контролировать ход решения и, следовательно, определять незнание какого именно раздела изучаемогоку .са приводит к неверному в окончател ном виде ответу. Кроме того, данное устройство не позволяет оценивать полноту ответа. В практике обучения различным дисциплинам (математике, физике, хи мии, программированию и т.д.)проверяются знания учащихся с помощью контрольных вопросов и,задач, решае мых методами теоретической и прикла ной математики. При этом если для вопросов достаточно определять верность ответов в окончательном виде т.е. в целом на вопрос, то для задач необходимоконтролировать ход решения, T.ei определять верность выполнения действий. В таком случае педагог точно может определить, что именно не усвоил учащийся. Одно временно педагог оценивает и неполные ответы в том, например, случае если ученик, решая задачу, рассуждал правильно, но незнание одного какого-то положения не позволило придти ему к правильному в окончательном виде ответу. Учащемуся также важно контролиро вать ход решения задач, чтобы в слу чае затруднения выполнения очередного действия иметь возможность обратиться за консультацией. Цель изобретения - расширение ди дактических возможностей устройства за счет контроля хода решения и учета полноты ответа. Указанная цель достигается тем, что в устройство введен блок определения полноты ответа, причем вхо ды блоков вывода информации и оценки соединены с выходами блока сравнения и ограничителя неверных ответов через блок определения полноты ответа. Блок определения полноты ответа содержит регистр и последовательно включенные элемент ИЛИ, первый счет чик, узел сравнения, второй счетчик и дешифратор, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом узла сравнения и выходом регистра, подключенньхм ко второму входу узла сравнения, выход которого соединен со вторым входом первого счетчика и первым входом регистра, вход элемента ИЛИ, второй вход второго счетчика и второй вход регистра являются входом блока, выходы первого счетчика и дешифратора являются выходом блока. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока ввода ответов; на фиг. 3 - то же, блока оценки ; на фиг. 4 - то же,-блока определения полноты ответов; на фиг. 5 вид контрольного билета. Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 ввода ответов,/предназначенный для считывания номера билета, номера вопроса в билете и формированияответов учащимся, блок 2 памяти, предназначенный для хранения кодов эталонных ответов, числа вопросов в-билете и эталонного числа действий в решении, блок 3 сравнения, предназначенный для поразрядного сравнения кодов вводимых учащимся ответов с кодами эталонных ответов, блок 4 вывода информации, предназначенный для индикации верности сделанного действия и ответа в окончательном виде, номера действия и вопроса и подсказки учащемуся эталонного ответа, ограничитель 5 неверных ответов, предназначенный для ограничения числа попыток ответа на вопрос, блок б оценки, предназначенный для формирования и индикации оценки,- блок 7 определения полноты ответов, предназначенный для контроля хода решения и определения полноты ответов. Блок 1 ввода ответов (фиг. 2) содержит узел 8 считывания номера билета, состоящий из фотоприемников 9(например, ФТ-1К), наборное поле 10с контактами 11 номеров вопросов, операндов- и операций, щуп 12, предназначенный для подачи на контакты 11наборного поля 10, потенциала, шифратор 13, предназначенный для преобразования позиционного кода номера вопроса в параллельный двоичный код, шифратор 14, предназначенный для преобразования позиционного кода ответа в параллельный двоичный код (шифраторы 13 и 14 выполнены на микросхемах серий 136, 133), гене-ратор 15 импульсов, предназначенный для выработки сигналов сопровождения и устранения дребезга при снятии щупа 12 с контактов 11 наборного поля 10 (генератор 15 выполнен на резонаторе 1В-17 ЕФ и элементах И-НЕ, регистр 16, предназначенный для промежуточного хранения кодов номера билета и номера вопроса. Регистр 16 выполнен на микросхемах серий 136, 133.

Блок 2 представляет собой оперативно запоминающее устройство . (ОЗУ) на 2048 12-разряднь1Х слов. Накопитель памяти реализован на микросхемах 564 РУ2, управление на микросхемах серий 133, 136.

Блок 3 сравнения содержит схему сравнения и регистр эталонного ответа. Схема сравнения состоит из элементов И, ИЛИ, каждый разряд регистра подключен к соответствующим входам элементов И. Кроме того, . каждый разряд регистра и выход схемы сравнения подключены через микросхему с открытым коллектором к индикационным элементам. Блок 3 сравнения реализован на микросхемах серии 133, 136.

Блок 4 индикации представляет собой набор отдельных индикаторных элементов (лампы СНМ-6, ЗВ), которые подсвечивают специальные трафареты номеров вопросов, номеров действий, кодов эталонных ответов, верности сделанного действия и ответа в окончательном виде.

Ограничитель 5 неверных ответов состоит из реверсивного счетчика с последовательным переносом, работающего в режиме вычитания, элемен- та И и переключателя для установки числа неверных ответов, ограничивающих число попыток. Установкой переключателя в счетчик параллельным кодом вносится число, а сигнал Нет из блока 3 сравнения поступает на счетный вход счетчика и вычи тает из установленного числа единицу. При установке счетчика в нулевое состояние вырабатывается сигнал Нет на выходе элемента И, на входы которого заведены инверсные выходы каждого разряда счетчика. Ограничитель 5 неверных ответов реализован на микросхемах серии 133, 136.

Блок 6 оценки (фиг. 3) содержит сумматор 17, предназначенный для накопления суммы баллов по ходу ответов на вопросы; сумматор 17 выполнен на микросхемах серии 133, 136; регистр 18, предназначенный для промежуточного хранения эталонного количества вопросов в билете; ре-, гистр 18 выполнен -на микросхемах се рии 136, 133; дешифратор 19, состоящий из элементов И 20 (микросхемы серии 136): элементы ИЛИ 21, выполненные с открытым коллектором и подключенные к элементам 22 индика- ции оценки, выполненным на лампах СНМ-6,ЗВ.

Блок 7 определения полноты ответов (фиг. 4) содержит элемент ИЛИ

23, регистр 24, предназначенный

для промежуточного хранения эталонного числа действия, регистр 24 выполнен на микросхемах серии 136, 133, счетчик 25, предназначенный

для подсчета числа сделанных действий; узел 26 сравнения, предназначенный для поразрядного сравнения числа сделанных действий в решении с эталонным числом действий в решении) узел 26 выполнен на элементах И, ИЛИ серии 136; счетчик 27, предназначенный для подсчета числа верных действий в решении; счетчики 25 и 27 выполнены на микросхемах

серии 136; дешифратор 28, предназначенный для определения полноты ответа; дешифратор 28 выполнен на элементах И, выходы которых определенньом образом сгруппированы на элементах ИЛИ, стробируемых управляющим сигналом с выхода узла 26, Де- . шифратор 28 выполнен на микросхемах серии 133, 136.

Устройство работает следующим

образом.

Перед началом работы устройство устанавливается в исходное состояние сигналом, вырабатываемым при включении питания (схема выработки сигнала на фиг. 1 не показана). У 1ащемуся выдается билет, на котором написаны вопросы (в том числе и условия задачи). Вид контрольного, билета показан на фиг. 5. Билет имеет

номер в виде расположенных в определенной последовательности отверстий. Основное поле билета состоит из поля вопросов и поля ответов и имеет ряд отверстий с надписями номеров вопросов, операций и операндов . Учащийся накладывает билет на наборное поле блока 1 так, чтобы отверстия основного поля билета совпадали с контактами наборного поля.

Номер билета считывается в блоке 1 фотоприемником 9 узла 8, заносится . в регистр 16 и является начальным адресом массива в блоке 2 памяти,, В массиве в определенном порядке .хранятся число вопросов в билете, эталонные ответы и этгшонное число действий в каждом решении. Учащийся может отвечать на вопросы билета в любой последовательности, но перед ответом он воздействует щупом 12

на контакт наборного доля того вопроса , на который будет отвечать. Контакты в.опросов наборного поля выполнены таким образом, что отвечая на один билет, можно только один

раз воздействовать на контакт, т.е. исключена возможность умышленного формирования оценки путем ответа на один и тот же известный учащемуся вопрос билета. С выхода генератора

15 сигнал сопровождения поступает на шифратор 13 -через тот вход, на который поступает потенциал от кон такта 11 наборного поля 10. Код контакта с .выхода шифратора 13 пос тупает в регистр 16 и является начальным адресом зоны в заданном ма сиве. По указанному адресу из блока 2 код эталонного ответа поступа ет на первый вход блока 3 и заноси ся в регистр эталонных ответов, эталонное число действий в решении поступает в регистр 24 блока 7, а число вопросов в билете поступает. регистр 18 блока 6. Учащийся формирует ответ, воздей вуя на контакты 11 -операций и oneрандов наборного поля 10 блока 1, и по сигналу ввода код ответа через шифратор 14 поступает на второй вхо блока 3. Номер вопроса из блока 1 поступает в блок 4 и индицируется. Если код ответа соответствует эталонному, то сигнал Да из блока 3 поступает в блок 7, занося еди ницу, в счетчик 27 и через элемент ИЛИ 23 в счетчик 25. Информация о номере действия с выхода счетчика 2 поступает в блок 4 и индицируется. Содержимое счетчика 27(число верны действий) поступает на первый вход дешифратора 28, на второй вход кото рого поступает информация из регист ра 24 (эталонное число действий в, решении). Если этО вопрос, ответ на который должен формироваться одним действием, т.е. ответ в окончательном виде, то в регистре 24 была записана единица и, следовательно, со держимое счетчика 25 сравнивается в узле 26 с содержимым регистра 24 в результате чего на выходе узла 26 формируется сигнал, разрешающий выдачу результата из дешифратора 28 в блок 6. Дешифратор 28 построен таким обр , ЗОМ, что в зависимости от СООТНОШения числа верных действий к эталонному числу действий в решении, т.е от степени полноты ответа, вырабатывается сигнал на том или ином вых де дешифратора. Результат оценки степени полноты ответа в виде кода, сформированного дешифратором 28, по тупает в сумматор 17 блока 6. Сигнал с выхода узла 26 поступает также на входы счетчиков 25 и 27 и регистра 24, устанавливая их в исходное состояние. Если- ответ, вводимый учащимся, .не соответствует эталонному, то сигнал Нет из блока 3 поступает в блок 4 и индицируется. Одновременно сигнал Нет поступает из блока 3 в ограничитель 5, где происходит вычитание единицы из содержимого счетчика попыток. Первоначально в счетчике ограничителя 5 с помощью переключателя установлено число разрешенных попыток ответа. Учащийся повторяет попытку ответа до тех пор, пока содержимое счетчика попыток в ограничителе 5 не станет равным О, при этом на его выходе возникает сигнал, поступающий в блок 7 через элемент ИЛИ 23на вход счетчика 25. Если это вопрос, ответ на который должен формироваться одним действием, то в регистре 24 была записана единица и, следовательно, содержимое счетчика 25 сравнивается в узле 26 с содержимым регистра 24. В результате этого на выходе узла 26 формируется сигнал, разрешающий выдачу результата из дешифратора 28 в сумматор 17 блока 6. Сигнал с выхода узла 26 поступает также на входы счетчиков 25 и 27 и регистра 24, устанавливая их в исходное состояние. Если учащийся, не зная ответа, обращается за консультацией, то код эталонного ответа из регистра эталонного ответа блока 3 поступает в блок 4 и индицируется, а счетчик попыток в блоке 5 ограничения неверных ответов устанавливается в нулевое состояние, и сигнал Нет с выхода блока 5 поступает в блок 7 через элемент ИЛИ 23 в счетчик 25, т.е. обращение за консультацией расценивается как неверный ответ. Если ответ должен формироваться не одним действием, то в регистре 24блока 7 записывается эталонное число действий в решении. Учащийся формирует ответы по каждому действию при этом в счетчике 27 подсчитывается число верных действий в решении, а в счетчике 25 общее число сделанных действий в решении. Когда все действия выполнены, т.е. содержимое счетчика 25, сравнится с содержимым регистра 24 и на выходе узла 26 появится сигнал, разрешаю- щий выдачу информации из дешифратора 28, то на выходе дешифратора 28 появится код, зависящий от соотношения числа верно выполненных действий и эталонного числа действий в решении, т.е. от степени полноты ответа. Этот код постугг-ает в сумматор 17 блока 6. S Если, отвечая на такой вопрос, учащийся не знает, как выполнить очередное действие, то он формирует сигнал Не знаю, который разрешает выдачу информации.из дешифратора 28 в блок 6. И в зависимости от того, какую часть действий при ответе чащийся выполнил верно, т.е. насколько полно он ответил, на выхое дешифратора 28 появится соответстующий Код, поступающий в сумматор 7 блока 6.

При переходе от одного вопроса билета к другому блок 3 сравнения, ограничитель 5 неверных ответов и блок 7 определения полноты ответов устанавливаются в исходное состоя.ние,.

В процессе ответа,на вопросы билета в сумматоре 17 блока 6 накапливается некоторая величина, зависящая от степени полноты ответа по каждому вопросу, Информация с выхода сумматора 17 поступает на одни входы элементов И 20 дешифратора 19, на другие входы элементов И 20 поступает эталонное число вопросов в билете из регистра 18. В зависимости от соотношения этих величин, на выходе элементов ИЛИ 21 возникает сигнал, Соответствукяций той или иной оценке..

После ответана все вопросы биле та (на все известные учащемуся вопрсы билета) учащийся формирует сигнал Оценка , по которому сигнал с выхода дешифратора 19 в блоке 6 поступает через элементы ИЛИ 21 на эле менты 22 индикации этого же блока и таким образом оценка предъявляется учащемуся.

Устройство устанавливается в исхное состояние либо сигналом Сброс либо при переходе к следующему билету.

Схемы формирования управляющих сигналов Сброс, Ввод, Консультация, Не знаю и Оценка не пок заны. . .

В известных устройствах не предусмотрена возможность контроля хода решения и оценки степени полноты ответа. Например, если учащемуся предложена контрольная задача, для решения которой он должен выполнить ряд действий, то базовое устройство может проконтролировать правильный ли ответ на задачу ввел учащийся,.в этом случае на перфоленту наносится код ответа на задачу. Если на перфоленту нанести коды ответов по каждому действию, что эквивалентно посимвольному введению ответов, то устройство обнаружит ошибку, еделанную учащимся в каком-то действии но не проанализирует в каком именно действии сделана ошибка, а все решение задачи врспримется устройст вом как ошибочное. Контроль знаний учащегося по билету, состоящему, например, из трех вопросов и двух многодёйственных задач на базовом устройстве выглядел бы так. Если учащийся не ответил на один из трех вопросов и допустил ошибку в одном из действий Зсщачи, то базовое устройство оценило бы это, как неверные ответы по двум вопросам, не учитывая того, что учащийся, решая задачу, допустил ошибку только в одном действии задачи, но рассуждения по задаче его в целом были правильньми.

Предлагаемое устройство позволяет проконтролировать ход решения, оценить полноту ответа по каждому вопросу, точно опре|делить незнание какого именно раздела изучаемого курса приводит k неверному ответу и сформулировать оценку в точном соответствии с правильностью и полнотой ответов учащегося.

Предлагаемое устройство обладает более высокими дидактическими возможностями также и. потсму, что при незнании, как выполнить какое-то очередное действие, учащийся может обратиться за консультацией и ему предъявится эталонный ответ по этому действию. При этом устройство зафиксирует обращение учаидегося за консультацией, что снизит его оценку. Однако учащийся, получив консультацию, имеет возможность продолжить ответ и придти к правильному в целом ответу.

Кроме того, наличие перфоленты для пpoгpa в 1ы контроля (обучения) в базовом объекте не позволяет педагогу . оперативно вмешиваться в процесс контроля (обучения), а в предлагаемом устройстве педагог может оперативно поменять условия задачи выдав другой билет или изменив содержание блока памяти, и это позволяет дифференцированно подходить в определению знаний для различного контингента учащихся, что очень важно с педагогической точки зрения.

Предлагаемое устройство позволяет уч.ащемуся выбирать произвольный порядок ответов Hai вопросы, в базовом же устройстве порядок строго определен жесткой программой, набитой на перфоленте. Это также свидетельствует о более широких дидактических возможностях устройсва.

Предлагаемое устройство проще по конструкции, в нем отсутствуют громоздкие и дорогостоящие элемент что обеспечивает еговысокую доступность.

Наличие простых унифицированных элементов позволяет упростить технологию изготовления и удешевляет себестоимость устройства при серийном производстве.

Формула изобретения

1. Устройство для обучения и контроля знаний по авт. св. № 430431, отличающееся тем, что,. с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него

введен блок определения полноты ответа, причем входы блоков вывода информации и оценки соединены с вы.ходами блока сравнения и ограничителя-.неверных ответов через блок определения полноты ответа.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем блок определения полноты ответа содержит регистр и последовательно включенные элемент ИЛИ, первый счетчик, узел сравнения, второй счетчик и дешифратор, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом узла сравнения и выходом регистра, подключенным ко второму входу узла сравнения, выход которого соединен со вторым входом первого счетчика и первым входом регистра, вход элемента ИЛИ, второй вход второго счетчика и второй вход регистра являются входом блока, выходы, первого счетчика и дешифратора являются выходом блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 732971, кл. G 09 В 7/02, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР № 430431, кл. G 09 В 7/02, 1972

(прототип).

КШ4

f

12

4

Л D/jiS/1.3 Да Bmdfl.5 КШ « SmS/1.2

г

.Omf/i.i Фнг.З

кЫ noflt кода би/iema fJo/ie SoffDocoS

ПО/1Я

Фи.5 fle/ie Ofn fffjoe f adnuct of}et) nod 1 онтакш1 1 на рно70