Устройство для контроля знаний обучаемых Советский патент 1985 года по МПК G09B7/02 

О5 Ot)

05

N

Изобретение относится к техническим средствам обучения и может быть использовано при создании систем программирован ного контроля, а также автоматизированных обучающих систем в различных областях народного хозяйства.

Известно устройство, содержащее логический блок, соединенный с блоком предъявления информации, блоком ввода информации, блоком индикации и блоком взаимной корреляции количества вопросов и правильных ответов, подключенным к блоку оценок. Устройство обеспечивает определенную достоверность оценки знаний за счет взаимной корреляции количества вопросов и правильных ответов 1.

Однако в устройстве корреляция реализована без учета сложности отвечаемых вопросов и уверенности ответа. Кроме того, устройство может работать только с программой, имеющей вопросы с одинаковыми

. ,о

значениями коэффициентов взаимной корреляции.

Известно устройство, содержащее дополнительно блок оценки ответа и аналогоцифровой преобразователь, выход которого соединен с входом блока взаимной корреляции количества вопросов и правильных ответов, а входы - с выходами логического блока и блока оценки ответа, входы которого подключены к выходам логического блока и блока предъявления информации. Устройство также обеспечивает определенную достоверность оценки знаний за счет взаимной корреляции количества вопросов и правильных ответов с учетом их сложности 2. Однако это устройство также может работать только с программой, имеющей вопросы с одинаковьши значениями коэффициентов взаимной корреляции, и не учитывает при этом уверенности учащихся в данных ими ответах.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее блок ввода ответов, подключенный к блоку анализа ответов, соединенному с блоком формирования вопросов и со счетчиком оценок, подключенным к вычислителю, соединенному с регистратором оценок и блоком сравнения вопросов, подключенным к блоку формирования вопросов и регистратору оценок, счетчик вопросов, соединенный с блоком формирования вопросов и блоком сравнения вопросов.

Устройство позволяет с определенной точностью оценить уровень знаний по контролируемой теме по ограниченному количеству случайным образом,выбираемых из общей совокупности вопросов, имеющих одинаковые значения коэффициентов взаимной корреляции, численно характеризующих степень взаимосвязи между вопросами курса 3J Однако известное устройство имеет два существенных недостатка. Первый из них

связан с тем, что любая реальная контролирующая программа не может состоять из набора контрольных вопросов, имеющих одинаковые значения коэффициентов корреляции, так как даже внутри одного курса отдельные понятия имеют различную степень взаимосвязи между собой. В случае оценки знаний, при помощи известного устройства по реальной программе (по контрольным вопросам, имеющим различные значения коэффициентов взаимной корреляции) невозможно обеспечить высокую точность оценки изза того, что при случайном выборе контролируемых вопросов имеет место высокая вероятность предъявления близких по смыслу вопросов (вопросов с больщими значениями коэффициентов взаимной корреляции) при отсутствии необходимости в этом. В результате этого происходит значительное искажение результатов контроля в сторону завышения оценки.

Во-вторых, при анализе качества ответа, учете сложности ответных вопросов, и при выборе следующего вопроса не учитывается, насколько уверенно был дан ответ на вопрос (что обязательно делается преподавателем как приг оценке ответа учащегося, так и при выборе следующего вопроса). Аспект уверенности в ответе является одним из определяющих при оценке знаний учащихся, так как он характеризует в значительной степени глубину и прочность знаний. Отсутствие учета этого аспекта в известном устройстве также приводит к существенному снижению точности оценки знаний.

Оба недостатка приводят, в конечном счете, к значительному снижению эффективности процесса обучения в целом.

Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства с повышением эффективности обучения путем реализации контроля знаний на основе вопросов с различными значениями коэффициентов взаимной корреляции с учетом уверенности самого ответа как при оценке знаний, так и при выборе вопросов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля знаний обучаемых, содержащее последовательно включенные блок ввода ответов и блок анализа ответов, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя кодов вопроса, второй выход которого подключен к первому входу вычислителя оценок, первый выход которого соединен с входом регистратора оценок, а вторые вход и выход - с первым выходом и входом блока анализа вопросов, второй выход которого подключен к первому входу формирователя кодов вопроса, второй вход которого соединен с вторым выходом блока ввода ответов, введены последовательно включенные блок памяти и блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока анализа ответов, первый

выход - с третьим входом формирователя кодов вопроса, а второй выход - с первым входом блока памяти, второй вход которого подключен к третьему выходу формирователя кодов вопроса, и последовательно включенные переключатель и формирователь импульсов, второй вход которого соединен с выходом блока анализа ответов, а выход - с третьим входом вычислителя оценок, третий вход блока сравнения подключен к выходу переключателя.

Предлагаемое техническое решение основывается на сравнение коэффициентов вза имной корреляции г очередного вопроса с заданными максимальными Гогчх и минимальными Гт1л значениями коэффициентов корреляции, определяемых из педагогической практики, и влиянии уверенности ответа на зачитываемую сложность вопроса и выбор следующего вопроса. При этом влияние уверенности ответа на зачитываемую сложность отвеченного вопроса определяется так: при верном уверенном ответе зачитывается полный «вес сложности вопроса, при верном неуверенном ответе - половина «веса вопроса, при неверном неуверенном ответе ничего не зачитывается, а при неверном уверенном ответе из набранной суммы условных баллов вычитается половина «веса вопроса. Влияние уверенности ответа на выбор следующего вопроса осуществляется так: при верном уверенном ответе следующий воп рос должен иметь коэффициент взаимной корреляции г ё г , т.е. вопрос из другого подраздела; при верном неуверенном ответе следующий вопрос должен иметь 0,5гж«х г 7T«u, т.е. вопрос из этого же подраздела, относительно близкий по смыслу с предыдущим; при неверном неуверенном ответе следующий вопрос должен иметь коэффициент взаимной корреляции Гл,лх г 0,5г«,4х., т.е. вопрос, бесьма близкий по смыслу с предыдущим; при неверном уверенном ответе следующий вопрос должен иметь г Гчздк, т.е. нужен вопрос из этого же подраздела, очень близкий по смыслу с предыдущим. Такой алгоритм выбора следующего вопроса позволяет реализовать автоматизированный контроль знаний, который по своим дидактическим характеристикам наиболее соответствует идеальной модели системы обучения и контроля.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 ввода ответов, блок 2 анализа ответов, формирователь 3 кодов вопроса, формирователь 4 импульсов, вычислитель 5 оценок, регистратор 6 оценок, блок 7 анализа вопросов, блок 8 памяти, блок 9 сравнения, переключатель 10 (сигналов уверенности ответа).

В состав блока 2 анализа входят последовательно включенные узел 11 сравнения, и инвертор 12. Формирователь 3 содержит последовательно включенные схему 13 ИЛИ, формирующий элемент 14, генератор 15 и аналого-цифровой преобразователь 16, выход которого через запоминающий узел 17 и схему, 18 совпадения подключен к входам индикатора 19, запоминающего узла 20 эталонов и запоминающего узла 21 весов, а также триггер 22, подключенный к схемам 13 И 18. Формирователь 4 содержит схемы 23 и 24 совпадения, подключенные к схеме

0 25 ИЛИ, инвертор 26, подключенный к схеме 24 совпадения и схеме 27 ИЛИ, и схему 28 совпадения. Вычислитель 5 содержит сумматор 29, который по кольцевой схеме подключен к запоминающему узлу 30, выход которого соединен также с входом схемы 31 совпадения. Вход сумматора 29 подключен к выходу схемы 32 ИЛИ, входы которой подключены к выходам делителя 33 кода и схемы 34 совпадения. В состав вычислителя 5 входят также сумматор 35 и

0 запоминающий узел 36, соединенные между собой по кольцевой схеме. Блок 6 содержит цепочки из последовательно включенных запоминающих узлов 37 и схем 38 сравнения кодов, а также индикатор 39 оценок. Блок 7

, содержит последовательно включенные запоминающий узел 40, схему 41 сравнения кодов и инвертор 42. Блок 8 содержит запоминающий узел 43, к выходам которого подключены буферный регистр 44 и распределитель 45. Блок 9 состоит из схем 46-49 совпадения, выходы которых подключены соответственно к входам схем 50-53 сравнения, у которых выходы подключены к схеме 54 ИЛИ, а также делителя 55, подключенного к схемам 51 и 52сравнения.

Устройство для контроля знаний обучаемых работает следующим образом.

Перед началом работы учащийся в блоке 1 нажимает кнопку «Пуск, в результате чего на выходе блока 1 появляется сигнал, поступающий на триггер 22 и с его выхода

0 на входы схем 13 и 18 (этим же сигналом с триггера 22 производится установка всех узлов устройства в исходное состояние, но связи сброса опушены на чертеже для упрощения схемы). Во время срабатывания триггера 22 по сигналу со схемы 13 элемент 14 на время срабатывания триггера 22 запускает генератор 15, который выдает импульс случайной амплитуды, лежащей в диапазоне . Этот импульс поступает на преобразователь 16, а с него на узел 17,

где запоминается, и на схему 18. Учитывая, что при нажатии кнопки «Пуск в блоке 1 на первый из разрещающих входов схемы 18 поступает в момент срабатывания триггера 22 разрещающий сигнал, сигнал из узла

5 17 проходит через схему 18 и поступает на входы узлов 20 и 21, где обеспечивает по адресу кода вопроса выборку в узле 20 кода эталона ответа, а в узле 21 - кода веса вопроса, которые поступают соответственно в блок 2 и вычислитель 5. Сигнал с выхода схемы 18 поступает также на индикатор 19, где высвечивается в виде номера вопроса, который необходимо учащемуся отвечать (сама содержательная часть контролируеющей программы, т.е. вопросы и элементы ответов, выдается учащемуся заранее в виде специального, например, печатного пособия).

Код эталона ответа поступает на второй вход узла 11. Изучив .вопрос в пособии и подготовив ответ на вопрос, учащийся вводит код ответа в блоке 1, из которого он поступает на первый вход узла 11. Одновременно с вводом ответа учащийся переключателем 10 вводит информацию о том, насколько он уверен в данном ответе («Уверен, или «Неуверен), а также нажимает кнопку «Ответ в блоке 1. В случае уверенного ответа сигнал с переключателя 10 поступает на схемы 24, 28, 46 и 49, а в случае неуверенного ответа сигнал с переключателя 10 поступает на схемы 23, 47 и 48. В это время в блоке 2 осуществляется анализ ответа и в случае верного ответа сигнал с выхода узла 11 поступает на схемы

23,27, 28, 46 и 47, а в случае неправильного ответа появляется сигнал на выходе инвертора 12, который поступает на схемы

24,48 и 49.

Таким образом, в случае верного уверенного ответа сигналы будут на двух входах схемы 46, с выхода которой сигнал поступит на вход распределителя 45 и третий вход схемы 50. Учитывая,что с выхода узла 17 сигнал поступил также на вход узла 43 и регистра 44, где запомнился, по сигналу, поступивщему на вход распределителя 45, на его выходе появляется сигнал, обеспечивающий выбор в узле 43 ячейки с кодом, соответствующим минимальному значению коэффициента корреляции . г,„.ц, который с второго выхода узла 43 поступает на входы схем 50 и 51. При нажатии учащимся кнопки «Ответ в блоке 1 на его выходе появляется сигнал, который поступает на схему 13, в результате чего запускается генератор 15, который выдает случайным образом номер следующего вопроса и подает его на преобразователь 16 и далее через узел 17 на схему 18 и узел 43.

Таким образом, на одном из входов узла 43 будет сигнал кода номера первого вопроса (из регистра 44), а на другом входе - сигнал кода номера следующего выбранного вопроса. На основании этих сигналов из узла 43 вызывается значение коэффициента взаимной корреляции первого и следующего вопроса. Это значение с выхода узла 43 поступает на один вход схем 50-53. Учитывая, что на всех трех входах схемы 50 есть сигналы, данная схема будет производить сравнение значений коэффициента взаимной корреляции вопросов с г(„. На выходе схемы 50 сигнал появится только в том случае, если значение коэффициента взаимной корреляции вопросов будет отвечать требованию (5Гт.г«. Сигнал с выхода схемы 50 через схему 51 поступает на схему 18, в результате чего на выходе схемы 18 появляется код номера выбранного вопроса, который высвечивается на индикаторе 19, а также поступает на узлы 20 и 21 для выбора эталонов, как было описано ранее. Сигнал со схемы 54 поступает также на вход схемы 13, в результате чего генератор 15 запирается. Если же сигнал со схем 50 и 54 не поступает, т.е. г, не соответствует ранее упомянутому требованию, номер этого вопроса учащемуся не предъявляется и генератор 15 продолжает выдачу случайных номеров. Этот перебор номеров вопросов осуществляется до появления сигнала на выходе схемы 50.

Если учащийся ответил верно, но неуверенно, то сигналы появятся на обоих входах схемы 47 и с первого и третьего выходов ее сигналы поступят на первый и второй входы распределителя 45. В результате этого на втором и третьем выходах узла 43 появляется сигналы Гстгч (на втором) и (на третьем), которые поступают соответственно на вторые входы схем 50 и 51, а также на вторые входы схем 52 и 53 непосредственно и через делитель 55, обеспечивающий деление на два, на третьи входы схем 51 и 52. В это время в формирователе 3, как уже было описано ранее, выбирается следующий номер вопроса, код которого поступает в блок 8, где выбирается значение коэффициента взаимной корреляции предыдущего вопроса с выбранным и подается на первые входы схем 50-53. Сигнал, разрещающий процесс сравнения, поступает с второго выхода схемы 47 на четвертый вход схемы 51, на выходе которой сигнал появится, если будет выполняться требование Г(п«л r,t 4 0,5г,, С выхода схемы 51 через схему 54 сигнал поступает в формирователь 3, где по этому сигналу, как было описано ранее, прекращается формирование вопросов и предъявляется номер вопроса учащемуся.

Если учащийся ответит неуверенно и неверно, то сигналы появятся на входах схемы 48. С первого выхода схемы 48 сигнал поступает на второй вход распределителя 45, вызывая появление на третьем выходе узла 43 сигнала , который поступает непосредственно на входы схем 52 и 53 и через делитель 55 на четвертые входы схем 51 и 52. В это время аналогично ранее описанному на первых входах схем 50-53 появляется значение коэффициента взаимной корреляции предыдущего вопроса с выбранным. Сигнал разрещения процесса сравнения поступает с второго выхода схемы 48 на четвертый вход схемы 52, на выходе которой сигнал появится при выполнении требования Гпяг. г,, 0, Работа фор мирователя 3 аналогична ранее описанному, При неверном уверенном ответе соответственно срабатывает схемы 49, с первого выхода которой сигнал поступает на второй вход распределителя 45, в результате чего на третьем выходе узла 43 появляется сигнал Г(. Этот сигнал поступает непосредственно на входы схем 52 и 53, и через делитель 55 - на входы схем 51 и 52. В это время, как было описано ранее, в формирователе 3 осуществляется выбор следующего вопроса и значение коэффициента взаимной корреляции предыдущего вопроса и выбранного с первого выхода узла 43 поступает на первые входы схем 50-53. Сигнал разрешения процесса сравнения поступает с второго выхода схемы 49 на третий вход схемы 53, на выходе которой сигнал появится в случае выполнения требования Гц г,:При этом в процессе работы формирователь 4 и вычислитель 5 работают следующим образом. Сигнал веса вопроса узла 21 поступает на входы сумматора 35, схемы 34 и делителя 33. Сумматор 35 и узел 36 реализуют операцию определения минимальной верхней границы, необходимой для получения оценки путем суммирования весов всех заданных вопросов. В случае верного уверенного ответа на выходе схемы 28 появляется сигнал, который поступает на вход схемы 34, в результате чего сигнал веса вопроса проходит через схемы 34 и 32 и поступает на вход сумматора 29, который совместно с узлом 30 обеспечивает суммирование условных баллов, полученных учащимся за ответы на вопросы с учетом правильности и уверенности ответа. При этом сумматор 29 реализует как операцию суммирования, так и вычитания, в зависимости от значения сигнала, приходящего со схемы 27. В случае верного ответа на выходе схемы 27 будет сигнал, означающий сложение («1) следовательно, в случае верного уверенного ответа сумматор просуммирует значение веса отвеченного вопроса с ранее записанной ин формацией. Если учащийся ответил верно, но неуверенно, то на выходе схемы 27 также будет сигнал сложения («1). Однако сигнал веса вопроса через схему 34 не пройдет, а пройдет через делитель 33, так как на второй вход делителя 33 в этом случае поступает сигнал со схемы 23 через схему 25. Учитывая, что делитель 33 обеспечивает деление на два, в сумматор 29 через схему 32 поступает сигнал, равный половине, веса вопроса, который там суммируется. Если учащийся ответил неуверенно и неверно, то ни на одном из выходов формирователя 4 не будет сигнала, а следовательно в сумматор 29 веса вопроса ни по одному из возможных каналов не попадет. Если же учащийся ответил неверно и уверенно, то на на выходе схемы 24 появится сигнал, котор.мй, пройдя через схему 25, поступит на делитель 33. В результате этого сигнал половины веса вопроса с делителя 33 через схему 32 поступит на сумматор 29. Однако сигнал с выхода схемы 24 инвертируется инвертором 26 и через схему 27 подается на вход сумматора 29 как сигнал вычитания («О), в результате чего в сумматоре 29 сигнал половины веса вопроса будет не суммироваться с ранее записанными значениями, а вычитаться из них. При этом в процессе работы значение суммы весов в узле 36 сравнивается в схеме 41 со значением, записанным в узле 40. В этом случае, когда сигнал с узла 36 сравняется или станет больше сигнала из узла 40, в котором задана минимальная верхняя граница оценки, схема 41 сработает и через инвертор 42 поступит на схему 13 сигнал, запирающий полностью генератор 15. Сигнал с выхода схемы 41 поступает на вход схемы 31, в результате чего значение набранного числа условных баллов из узла 30 через схему 31 поступает на одни входы схем 38. На другие входы схем 38 поступают сигналы из узла 37, в которых хранятся коды соответствующих оценок. На основании сравнения и формируется сигнал оценки, который индицируется индикатором 39. После этого весь цикл работы устройства полностью повторяется. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет реализовать контроль знаний учащихся на основе вопросов с различными значениями коэффициентов взаимной корреляции с учетом уверенности самого ответа как при оценке знаний, так и при выборе вопросов. Основным преимуществом предлагаемого устройства является возможность реализации алгоритма контроля знаний, предусматривающего наличие программы, состоящей из вопросов с различными значениями коэффициентов взаимной корреляции, а также учет уверенности ответа при выборе последующих вопросов и выставлении оценки. Это преимущество позволяет, с одной сторойы, повысить объективность контроля за счет учета степени уверенности ответа при выставлении оценки, что невозможно в известном варианте. С другой стороны, это преимущество позволяет повысить глубину и достоверность контроля за счет учета при выборе следующего вопроса одновременно ряда параметров: правильность ответов, уверенность ответа и значение коэффициента взаимной корреляции вопросов, в то время, как в известном устройстве выбор вопроса производится сугубо случайным образом.

Ориентировочная потребность народного хозяйства в таких объектах может исчисляться несколькими (порядка десятка) устройствами для каждого учебного заведения страны, так как в сфере народного образования весьма широко используются различные автоматизированные обучающие системы и устройства.

В конечном итоге повышение объективкости, достоверности и глубины контроля знаний, обеспечиваемые предлагаемым устройством при широком его использовании, приведут к значительному повышению эффективности обучения, а следовательно, и улучшит качество подготовки обучаемых во всех сферах народного образования.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ ОБУЧАЕМЫХ, содержащее последовательно включенные блок ввода ответов и блок анализа ответов, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя кодов вопроса, второй выход которого подключен к первому входу вычислителя оценок, первый выход которого сое1„..,- 1--.-j)f -п 1 IB , i;.l I .-1. динен с входом регистратора оценок, а вторые вход и выход - с первым выходом и входом блока анализа вопросов, второй выход которого подключен к первому входу формирователя кодов вопроса, второй вход которого соединен с вторым выходом блока ввода ответов, отличающееся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены последовательно включенные блок памяти и блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока анализа ответов, первый выход с третьим входом формирователя кодов вопроса, а второй выход - с первым входом блока памяти, второй вход которого подключен к третьему выходу формирователя кодов вопроса, и последовательно включенные § переключатель и формирователь импульсов, второй вход которого соединен с выходом (Л блока анализа ответов, а выход - с трес тьим входом вычислителя оценок, третий вход блока сравнения подключен к выходу переключателя.