Адаптивное обучающее устройство Советский патент 1980 года по МПК G09B7/02 

(54) АДАПТИВНОЕ ОБУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к автоматике и вычислительной техншсе, в частности к;техническим средствам обучения, и может быть использовано при организащ программированного обучения в различных учебных заведениях. Известно адаптивное обучающее устройство содержащее блок ввода ответов, соединенный с блоком сравнения, подключенным к блоку управления и к блоку воспроизведения учебной информации, бло ки памяти и индикации 1. Одна:ко указанное устройство имеет ограниченные дидактические возможности. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является адаптивное обучающее устройство, содержащее блок ввода ответов, соединенный с блоком сравнешм ответов, подключенным к блоку управления и к блоку воспроизведе ния учебной информации, который соедин с блоком памяти учебной информации , блоком сравнения адресов, регистром ад реса, блоком сравнения ошибок, счетчиком ошибок и блоком определения признаков учебной днформашО, подключенньпл . к блокам сравнения ответов, адресов и ошибок и к блоку управления, соединенному со счетчиком ошибок, блоком .сравнения ошибок и регистром адреса, который подключен к блоку сравнения адресов и блоку памяти учебной информации, соединенному с блоком ввода ответов и с блоком сравнения адресов, подключенным к регистру адреса, и блок индикации, подключенный к счетчику ошибок, который соединен с блоком сравнения ошибок {2}. Данное устройство имеет также ограниченные дидактические возможности из-за отсутствия адаптации в зависимостга от этапов обучения. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства за счет повышения степени адаптации с учетом этапов обучения. Укаёанная цель достигается тем, что устройство содержит блок йамяти этапов обут1екяя и блок Сравнения кодов этапов обучения, подключенный к блоку управления, блоку определ(вния признаков учебной информашш, блоку воспроизведения учебной информации и блоку памяти этапов обучения, который соединен с блоками управления и воспроизведения учебной информашш. На фиг. 1 изображено адаптивное обучающее устройство; на фиг, 2 дань пять ШпЬв кодов Со схематасческим изображение блока воспроизведения; на фиг. 3 приведен внеипшй вид участка кинопленки с информа1шонНь Ми кадра.ми и кодами. Устройство содержит бтюк 1 ввода ответов, соединенный с блоком 2 сравнённй ответов, по1аключенным к блоку 3 управления и к блоку 4 воспроизведения учебной информации, который соединен с блоком 5 памяти учебной информашш, блоком 6 сравнения адресов, регистром 7 адреса , блоком 8 сравнения ошибок, счетчиком 9 ошибок и блоком 10 определеЕшя признаков учебнойинформации, подключенньш к блокам сравнения ответов 2, адресов 6 и ошибок 8 и к блоку 3 управлений, собдинёшоМусб счетчиком 9 ошибок, блоком 8; сравнения ошибок и рст-истром 7 адреса, который подключен к б1юку 6 сравнения адресов и блоку 5 памяти учебной информации, сое диненному с блоком 1 ввода ответов и с блоком 6 «Шя адреСбв, подключенным к регистру 7 адреса, блок 11 индикации, подключенный к счетчику 9 ошибок, который соединен с блоком 8 сравнения ошибок, блок 12 сравнения кодов этапов обучения, подключенный к блоку 3 управления, блоку 10 определе ния признаков учебной информации, блоку 4 воспроизведения учебной информашш н блюку 13 памяти этапов обучения который соединен С блоками управления 3 И воспроизведения учебной информашш 4. ,Бтоки 2, 3, 6-10, 12 и 13 объединены в вычислитель Г4. В предлагаемом устройстве программ имеет пять типов кодов 15-19 (см.фиг с различньтми функциями в управлении работой устройства. Коды типа 15 код. 20 возможного ответа, предназначенный для Сравнения с кодом ответа, разряд 21 Обязательное сравнение , необходимый для безусловного сравнения с кодом от734 ета, разряд 22 Неправильно, предназаченный для занесения одного штрафного балла в счетчик бижбок и отличительный признак 23, служащий для опознавания кодов типа 15 вычислителем. Отличительный признак 23 содержит такую комбинацию кодов в своих разрядах, которая является запретной для кодов других типов, например, 3-ий снизу разряд светлый, а 2-ой снизу разряд темный. Коды типа 16 содержат код 24 возможного числа ошибок, служащий для сравнения с кодом числа ошибок, зфанящимся в счетчике ошибок, разряд 25 Обязательное cpaBHeHHe, предназначенный для безусловного сравнения с кодом числа ошибок, разряд прибавления единицы в блок запоминания пути обучения 26, предназначевиый для прибавпения единицы к числу, хранящемуся в блоке запоминания пути обучения, разряд вьгчитаний единицы из числа, хра- . н5Ш1егося в блоке 27 зйпокошания пути обучения и отличительный признав 28, предназначенный д)/мопознйбаний типа кода вычислителем {3-ий снизу разряд темный, а Й-ой снизу разряд светлый). Коды типа 17 содержат код 29 возможного пути обучения,предназначенный для сравнения с кодом пути обучения, храняпыимся в блоке запомиНашкг пути обучения, разряд 30 Обязательное сравнение , предназначенный для безусловно1ч сравнения с кодом пути обучения и отличительный признак 312-й и 3-й {Разряды снизу темные. Коды типа 18 содержат адрес 32, следующего кадра, по которому Нужно искать следующий кадр и отлнчительный признак 33, предназнач€ нный для опознания типа кода (2-й и 3-й разряды снизу светлые, а 4-й снизу разряд темный). Коды типа 19 содержат код 34; кадра, являющийся двоичным номером кадра и предназначенный для сравнения с адресом следующего кадра и отличительный признак 35 (2-й, 3-й я 4-й разряды снизу светлые). Некоторые разряды в кодах гапов 15, 17 - 19 неиспояьзуются в данном устройтве, но их можно применять для включения синзфонизированного магнитофона, автоматическогЬ сфоса блока запоминания пути обучения и другах целей. В кодах йЬех типов существует один служебный разряд 36 Маркер, предназначетшый для формирования разрешаю щего сигнала на считывание всего кода и необходимый для того, чтобы информа ция не считывалась с кадров во время движения кинопленки. Маркер должен располагаться ниже (или выше) уровня кадров, а сигнал с выхода маркерного фотоэлектрического усилителя 37 подает ся на остальные фотоэлектрические усилители 38-44 в качестве разрешающего В работе вычислителя 14 он не принимает участия. На фиг. 2 дано также схематическое изображение блока воспроизведения 4 с фотоэлектрическими усилителями 3844. Это необходимо для того, чтобы показать с каких усилителей считывают ся соответствующие разряды кодов. На пленке - программе 45 (см.фиг.З нанесены кадры 46 с вопросом 4, кадры 47 с разъяснениями и коды управления типов 15-19. Коды управления расположены между кадрами, причем количество кодов, относящихся к одному кадру, может быть различным, что зависит от количества ветвлений от данного кадра. Например, от кадра 46 возможно семь ветвлений и кадрам 47, что зависит от ответа учащегося, количества допущенных ошибок и пути изучения предыдущих доз информацией. Коды управления расположены груп пами. Каждая группа относится к одному кадру и расположена рядом с кадром справа, от кадра. Коды чередуются по типам в определенной закономерности. Рядом с кадром стоит код типа 19, предназначенный-для перехода к данному кадру, затем последовательность кодов необходимых для переходов от данного кадра, в начале которой стоит код {коды типа 15 (коды возможных ответов), затем код (коды) типа 16 (коды возмож ного числа ошибок), потом код (коды) типа 17 (коды возможного пути обучения) 5 потом код типа 18 (адрес следующего кадра, затем снова код (коды) типа 17, после которых стоит код ти па 18 и т.д., после чего код (коды) типа 16, код (коды) типа 17 и код типа 18 и т.д., затем ставится такая же последов ательность для другого кода (кодов) типа 15. Эта последовательност кодов представляет из себя иерархическую последовательность , к каждому коду (кодам) типа 15 относится несколько кодов (групп кодов) типа 16, каждый из которых содержит несколько кодов (груп 2 6 кодов) типа 17, к каждому из которых относится толькр один код типа 18. Адаптивное устройство работает следзгющим образом. После ввода учащимся ответа, блок i ввода ответов па;дает код ответа в вычислитель 14 и подает сигнал запуска лентопротяжного механизма в блок 5 памяти учебной информации. Во движения кинопленки управтшюшие коды проходят мимо фотодатчиков блока 4 воспроизведения, считываются, усиливаются и подаются в вичислитель 14, который на основе кода ответа и кодов считьгеаемых С кинопленки осуществляет поиск нужного кадра. Коды считывайтся последовательно (на фиг. 3 - слева направо), во время движения кинопленки. Код ответа поступает в блок 2 сравнения ответов. В этот блок поступают сигналы из разрядов блока воспроизведения 4 с фото электрических усилителей 3 8-44, считывающих коды возможных ответов и разряд Обязательное сравнеше, а из блока 10 определения признаков учебной информации поступают сигналы о считываниикрдовг 15. В исходном состоянии вычйспитещ 14 реагирует только на коды типа 15. При сравнении кода ответа с кодом вбаможйого ответа и при наличии сигнала из блока 10 блок 2 выдает сигнал сравнения в блок управления 3. , Если ни один ИЗ предусмотренных кодов возможных ответов не сравнивается с кодом отёета (учащийся ответил не предусмотренным образом, то придет код типа 15, стоящий последним среди кодов типа 15, в ваэтором содержится разряд Обязательное сравнение и при считывания TaiKoro кода блок 2 выдаст сигнал сравнения в блок управления 3. ; В блок 10 определения признаков учебной информашш поступкот сигналы из разрядов блока 4 воспроизведения, занятых отличительными признаками, а из блока 10 поступают разрешающие сигналы о наличии типа кода в блок 2 сравнения ответов, если считываемый код является кодом типа 15, в блок 8 сравнения ошибок, если считываемый код относится к типу 16, в блок 12 сравнения этапов обучения, если считываемый од относится к типу 17, в блок 3 упавления, если код относится к типу 18 в блок 6 сравнения адресов, если счиываемый код относится к типу 19. Блок управления 3 по сигналу чз блока 2 производит запоминашге наличия уравнения кода ответа н кода возможног ответа и выдает кратковременный сиг- нал на запись ошибки .в- счетчик 9 ошибок и если в сравниваемом коде типа 15 закодирован разряд jienpaBraibHo, который из блока 4 подается, в счетчик 9 ошибок, то при совпадении двух сигналов счетчик 9 регистрирует ошибку. Одновр(Еменно счетчик 9 подает кратковременный сигнал в блок 11 шадикации, который увеличивает длительность сигнала и индицирует ошибку. После запрмщания сигйала сравнения кода вог л6жного ответа с, кодом ответа блоком 3, вычислитель 14 в дальнейшем реагирует только на коды типа 16. При считывание кода типа 16/блок 10 опре деления признаков подает разрешающий сиг нал в блок 8 сравнения ошибок, по котором яэод всевозможного числа ошибок, поступающий из блока 4 воспроизведения в блок 8, сравнивается с кодом числа ошибок, поступающим из счетчика 9 ошибок в блок 8. При поразрядном сравнении этих кодов блок 8 подаст сигнал сравнеШ1я воачсожного числа ошибок в бло 3 управления. Для уменьшения количества кодов типа 16, в этих кодах предусмотрен разряд Обязательное сравнениеГ и если ведутся ветвления по числу оишбок (например, при отсутствии ошибок должна выдаваться про1рамма повышенной трудности, при 1 или 2-х ошиб ках должна вьшаваться программа средней трудности и при 3-х и большем числ ошибок должнй выдаваться самая программа), то для того чтобы не перечислять все возможные числа ошибок для самой легкой программы последним в подгруппе кодов относяпигхся к сраш1еаному коду возможного ответа Ставитс5Г код типа 16 с ббязат ьным сравнение/ (он заменит группу кодов тшш 16 с 3-я и большим числом ошибок). В случае если не щюизошло сравнение ксгда ю. чис:ла оишбок для прогрш м га)выш183й11ой трудности, то придет код типа 16 с разрядом Обязателг kbe сравнение в блок 8 и блок 8 срав ошибок выдаст снгаал сравнения в блок 3 управления. БЛОК 3 производит запом1шание наличия сравнения и выдает кратковри 1енный разрешающий сигнал в блок 13 памяти этапов обучения. И если в коде типа 16, код возможного числа ошибок которого с равнился с кодом числа ошибок, закодифован разряд прибавления единицы 26 или разряд вычитания единицы из кода этапа обучештя 27, то по разрешаю1а;ему сигналу из блока 3управления, код этапа обучения, зфан Ш1ийся в блоке 13, прибавит единицу к предыдущему сос оЕпашр или вычтет единицу соотве-рствсино код1{ровке. 8 дальнейшем вычислитель 14 реагирует только на коды ткпа 17. Код возможного этапа обучения 29, поступающий из,блока 4 воспроизведения в блок 12 сравнения этапов обучения, сравнивается с кодом этапа обучения, хранящщлся в блоке 13 при наличии разрешающего ,ла,,поступаюшего из блока 1О определения признаков. При равнешш кода всешзмошюго зтаяа обучения ; кодом этапа об чения, блок 12 сравнения .этапов обучешга вьшаст сигнал в блок 3 управления. Этот сигй:ал сревнення может быть выдан также в случае прихода кодатипа 17 с разрядом Обя.зательное сравнение. Блок 3 управления запоминает наличие сравнения и в дальнейшем реагирует только на коды типа 18.. Первый пришедший код типа 18 вызывает появление сигналов из блока 10 в блок 3, который вырабатьгаает разрешающий сигнал на запись адреса следующего кадра в регистр 7 адреса. Адрес следующего Kacpaj содержащийся в коде Tjffla 18 и поступающий из блока 4 в блок 7 записывается в регистре 7 адреса и запоминается на время поиска следующего кадра. Выдачу .разреЕ1ающего сигнала блок 3 запомйтгает и повторных сигналов не выдает, & вычислитель 14 в дальнейшем реагирует -тлько на коды типа 19. Адрес следующего кадра разряд направления д виж;ешш Феверс и если нужный кадр находится Ъ стороне, пгютнврпрлажкой первоначалыюму наигравлекшо движения кияоплешш, то регистр 7 адреса подаст сигаал Реверс в блок 5 пшята, по которому направление движения югаоцленки изменится на противоположное. . Блок 6 сравнения адресов производит поразрядное сравнение следующего кадра, приходящего на регистра 7 адреса и кода кадра, пригк д$паего из блока 4 воспроизве ведения, 1ФЙ нашгчни разрешающего сигнала из блока 10 определения признаков

9739622

(о наличии кода типа 19). При порязрядном сравнении блоком 6 выдается сигнал на остановку лентопротяжного механизма в блок 5 памяти, по которому лентопротяжный механизм остана1вливается и фик- s в сирует нужный кадр с информацией. На этом цикл поиска кадра заканчивается. Цикл поиска кадра может быть без сравнения кода ответа. При организашш линейного j acTKa программы переход от кадра к кадру можно осуществить с помощью одного кода типа 19, в котором код кадра - все нули, так как в исходном состоянии регистр 7 адреса находит ся в нулевом состоянии и при считьгоани кода типа 19 с нулевым кодом кадра происходит сравнение с нулевым адресом блок 10 выдает сигнал о наличии признака кода типа 19 в блок 6, который формирует сигнал останова лентопротяжного механизма, который поступает в блок 5 памяти. TaKJiM образом, выдача следующего кода производится в зависимости от ответа учащегося, количества . допущенных им ощибок и этапа изучения предыдущей информашш. Но не всегда необходимо выдачу следующего кадра став1пъ в зависимость от этих трех условий. Часто, например требуется (при организации разъяснений) выдачу следующего кадра производить в зависимости только ответа учансегося. В этом случае коды киноплен ки должны содержать после каждого кода (нескольких кодов) типа 15 коды типа 1 и 17 с разрядами Обязательное сравнение и затем код типа 18. Коды типа 16и 17 обязательны для данного устройства, но возможна разработка блока управления на основе теории конечных автоматов, который позволяет не ставить кодов типа 16, 17, типа 15, т.е. запись адреса следующего кадра осуществлять в зависимости трех условий, двух или 5ке одного. Причем для сокращения числа кодов и устранения необходимости перечисления всех возможных с(5ст6яний счетчика ощибок или блока памяти этапа обучения возмо)кно применение блюков сравнения, выполняющих сравнение двух кодов по принципу больще и меньще. Применение данного устройства позволяет наялучщим образом реализовать многоуровневые обучающие программы и производить выдачу дозы информашщне

только в зависимости от числа допущенных ошибок, но и в эалздсимости от трудности предыдущей дозы информашш. Выдача следующегю кадра ставится зависимость от этапа обучения, а путь обучения зависит от числа допущенш 1Х ощибок. Это позволяет обучать всех учащихся по оптимальному для irax пути, когда число ощибок близко к 15% от числа заданных вопросов (за оптимальное может быть взято и другое число пропентов). Формула изобретения Адаптивное обучающее устройство, содержащее блок ввода ответов, соединенный с блоком сравнения ответов, подключенным к блоку управления и к блоку воспроизведения учебной информашш, который соединен с блоком памяти учебной информации, блоком сравнения адресов, регистром адреса, блоком сравнения ошибок, счетчиком ошибок и блоком определения признаков учебной информации, подключенньгм к блокам сравнения ответов, адресов и ощибок и к блоку управления, соединенному со счетчиком ощибок, блоком сравнения ошибок и реrHcfpoM адреса, который подключен к блоку сравнения адресов и блоку памяти учебной информашш, соединенйому с блоком ввода ответов и с блоком сравнения адресов, подктаоченньшг к регистру аДреса, и блок индикации, подключенный к счетчику ощибок, который соединен с блоком сравнений ощибок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширетгя дидактических возможнод ей устройств за счет повьппенйя степени адаптации, оно содержит блок памяти этапов обучения и блок, сравнения кодов этапов обучения, подключенный к блоку управления, блоку определения признаков учебной информации, блоку воспроизведения учебной информации.и блоку памяти этапов обучения, который соединен с блоками управления и воспроизведения и учебной информации. , Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 327510, кл.а09 В 7/02, 197О. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2429379/24, л. GO9 В 7/О2, 1976 (прототип).

Фив.

15

46

У