Адаптивное обучающее устройство

Союз Советскик Социалистическими РеслубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н 1832574(51)М. Кл з С 09 В 7/02 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(088.8) 71) Заявитель уйбышевский политехнический .институт им. В.В.Куй УСТРОЙСТВО ПТИВНОЕ ОБУ Изобретение относится к азтоматизации учебного процесса и может быть использовано в различных учебных заведениях.Известно адаптивное обучающее устройство, содержащее блок ввода ответов, подключенный ко входам блока сравнения ответов и блока памяти, выход блока памяти соединен со входом блока воспроизведения, подсоединенного ко входам блока сравнения ответов, блока сравнения ошибок, счет.чика ошибок, регистра адреса, блока сравнения адресов, блока памяти этапов обучения, блока сравнения кодов 15 этапов обучения и блошка определения признаков учебной информации, соединенного со входами блока сравнения кодов этапов обучения, блока управления, блока сравнения ошибок, блока 20 сравнения адресов и блока сравнения ответов, подключенного ко входу блока управления соединенного со входом блока памяти этапов обучения, подклю- ченного ко входу блока сравнения ко,дов этапов обучения, соединенного со входом блока управления, подключенного ко входу счетчика ошибок, соединенного со входами блока индикации и блока сравнения ошибок,под- Ю ключенного ко,ния, соединенра адреса, подблока памятисов, соединен дпамяти Г 1Это устройство позволяет реализовать многоуровневые обучающие программы и производить выдачу дозы информации, т,е. очередную обучающую подпрограмму, в зависимости от числа допущенных ошибок при промежуточном контроле и от трудности предьщущей дозы информации, а выдача следующего кадра в обучающей подпрограмме зависит от пути обучения и количества сделанных ошибок.Таким образом, каждому учащемуся выдается та подпрограмма, трудность изложения которой соответствует знаниям и способностям учащегося и где он совершает оптимальное число оши- бок.Под подпрограммой здесь понимается часть программы, содержащая свой уровень трудности изложения материала, отличный от уровня трудности других подпрограмм.Недостатком данного устройства является то, что оно не может анали 832574зировать соответствие уровня трудностиизложения материала в программе уровню знаний и способностей учащегося.Так, может случиться, что слабый или даже средний учащийся обучается дочти все время по программе с наименьшей трудностью изложения, однако делает ошибки, свидетельствующие о том, что его надо перевести на обучение по подпрограмме с еще меньшей трудностью изложения, но устройство продолжает обучать его по той же самой подпрограмме с наименьшей трудностью изложения, так как набор подпрограмм конечен.Аналогично и для сильного учащегося - обучающая подпрограмма может не соответствовать знаниям сильного учащегося.Несоответствие трудности изложения программ знаниям учащихся свидетельствует о недостаточно высоком качестве программ. Однако качество программ можно оценивать в случае, если собрана достаточная информация по одной программе при обучении по ней несколько раз.Это устройство работает с програм-. мой, содержащей большое число подпрограмм, которое должно увеличиваться на два с каждым этапом промежуточного контроля. При небольшом числе подпрограмм перевод с подпрограмм., имеющих наибольший или наименьший уровень трудности изложения к подпрограммам с еще большей или меньшей трудностью изложения невозможен, так как в этих случаях осуществляется переход на ту же самую подпрограмму без фиксации необходимости введения подпрограммы с новой трудностью изложения, Отсутствие блоков, фиксирующих необходимость введения новых подпрограмм или изменения старых подпрограмм, не позволяет объективно оценивать их качество. Цель изобретения - повышение точности устройства за счет оценки качества обучающих многоуровневых программ.Для достижения этой цели в устройство введены блок регистрации несоответствия этапов обучения уровню знаний учащегося и блок счетчиков кодов несоответствия программы обучения знаниям учащегося, подключенный к блоку воспроизведения учебной информации, блоку управления, блоку индикации и блоку регистрации несоответствия этапов обучения уровню знаний учащегося, соединенному с блоком памяти этапов обучения, блоком воспроизведения учебной информации и блоком управления.На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства,на фиг.2 пять типов кодов со схематическим изображением блока воспроизведения.В предлагаемом адаптивном обучающем устройстве (фиг. 1) блок 1 ввода ответов связан с блоком 2 сравнения ответов и блоком 3 памяти, соединенным с блоком 4 воспроизведенияучебной информации, который подключен к блоку 2 сравнения ответов,блоку 5 памяти этапов обучения, блокуб сравнения кодов этапов обучениясчетчику 7 ошибок, блоку 8 регистрации несоответствия этапов обученияуровню знаний учащегося, блоку 9сравнения ошибок, регистру 10 адреса, блоку 11 счетчиков несоответст 15 вия обучения знаниям учащегося, блоку 12 сравнения адресов и блоку 13определения признаков учебной инфор-мации, соединенному с блоком б сравнения кодов этапов обучения, блоком20 14 управления, блоком 9 сравненияошибок, блоком 12 сравнения адресови блоком 2 сравнения ответов, подключенным к блоку 14 управления, связанному с блоком 5 памяти и блоком 8,соединенному с блоком 11 счетчикови блоком 5 памяти, связанным с блоком б сравнения, подключенным к блоку 14 управления, связанным с блоком11 счетчиков, соединенным с блоком15 индикации, а также связанным сосчетчиком 7 ошибок, соединенным сблоком 15 индикации и блоком 9 сравнения ошибок, подключенным к блоку14 управления, связанному с регистром 10 адреса, соединенному с блоком3 памяти и блоком 12 сравнения адресов, подключенному к блоку 3 памяти.Блок 2 сравнения, блок 5 памяти,блок б сравнения, счетчик 7 ошибок,блок 8, блок 9 сравнения, регистр 1040 адреса, блок 11 счетчиков, блок 12сравнения, блок 13 определения признаков и блок 14 управления объединены в вычислитель 16.Блок 1 ввода ответов состоит изцифро-буквенных кнопок ввода ответов,дешифратора, триггеров запоминанийответов и реле запуска лентопротяжного механизма (не показаны).Блок 3 памяти содержит носитель50 информации на кинопленке с нанесенными на ней информационными кодамии кодами управления и реверсивныйлентопротяжный механизм (не показаны),Блок 4 воспроизведения состоитиэ однотипных фотоэлектрических усилителей, преобразующих фотосигналыв электрические импульсы и усиливающих их (не показаны). Индикаторноеустройство 15 содержит ждущий мульти 60 вибратор, индикаторнуюлампу "неправильно", две индикаторные лампы несоответствия программы, свидетельствующие о количестве подпрограмм, несоответствующих знаниям учащихся, и65 дешифратор, преобразующий сигнал сблока счетчиков несоответствия программы, соединенный с двумя лампами несоответствия программы (не показаны).Перед рассмотрением работы устройства необходимо рассмотреть кодировку кинопленки (фиг 2). В предлагаемом устройстве прог 1 рамма имеет пять типов кодов 17-21с различными функциями в управленииработой устройства.Коды типа 17 содержат код возможного ответа 22, предназначенный длясравнения с кодом ответа, разряд"обязательное сравнение" 23, необходимый для безусловного сравнения с 15кодом ответа, разряд "неправильно"24, предназначенный для занесенияодного штрафного балла в счетчикошибок и отличительный признак 25,служащий для опознавания кодов типа 2017 вычислителем. Отличительный признак 25 содержит такую комбинациюкодов в своих разрядах, которая является запретной для кодов другихтипов, например 3-ий снизу Разряд дсветлый, а 2-ой снизу разряд темный.Коды типа 18 содержат код возможного числа ошибок 26, служащий длясравнения с кодом числа ошибок, хранящимся в счетчике ошибок, разряд"обязательное сравнение" 27, предназначенный для безусловного сравнения с кодом числа ошибок, разряд 28для прибавления единицы к числу,хранящемуся в блоке 5, разряд 29 вычйтания единицы из числа, хранящегося в блоке 5, и отличительный признак 30, предназначенный для опознания типа кода вычислителем 16 (3-ийснизу разряд темный, а 2-ой снизуразряд светлый). 40Коды типа 19 содеркат код возможного пути обучения 31, предназначенный для сравнения с кодом пути обучения, хранящимся в блоке запоминания пути обучения, разряд "обязательное сравнение" 32, предназначенныйдля безусловного сравнения с кодомпути обучения, разряды ЗЗ и 34, свидетельствующие о возможности упрощения или усложнения программы, пРизнак 35 - 2-ой и 3-ий разряды снизутемные.ОРазряды 33 и 34 свидетельствуюто воэможности усложнения или упрощения программы путем перехода к другой подпрограмме, Так, сочетаниеверхнего светлого и нижнего темногоразрядов свидетельствует о том, чтоесть возможность усложнения программы (т.е. данная подпрограмма не является самой сложной) верхнего темного и нижнего светлого - о том, чтоесть возможность упростить программу, оба разряды светлые - есть возможность и упростить, и усложнитьпрограмму, оба темных разряда свиде тельствуют о наличии одной подпрограммы в программе.Коды типа 20 содержат адрес следующего кадра 36, по которому нужно"искать" следующий кадр и отличительный признак 37, предназначенный дляопознавания типа кода вычислителем(2-ой и 3-ий разряды снизу светлые,а 4-ый снизу разряд темный).Коды типа 21 содержат код кадра39, являющийся двоичным номером кадра и предназначенный для сравненияс адресом следующего кадра и отличительный признак 39 (2-ой, 3-ий и 4 ый разряды снизу светлые),Некоторые разряды в кодах типов17, 20, 21 не используются в данномустройстве, но их можно применитьдля включения синхронизированногомагнитофона, автоматического сбросаблока запоминания пути обучения идругих целейВ кодах всех типов существуетодин служебный разряд "маркер" 40предназначенный для формированияразрешающего сигнала на считываниевсего кода и необходимый для того,чтобы информация не считывалась скадров во время движения кинопленки.Маркер должен располагаться ниже(или выше) уровня кадров, а сигналс выхода "маркерного" фотоэлектрического усилителя 41 подается на остальные фотоэлектрические усилители42-48 в качестве разрешающего.Предлагаемое адаптивное обучающееустройство работает следующим образом.После ввода учащимся ответа, блок1 ввода ответов подает код ответа ввычислитель 16 и подает сигнал запуска лентопротяжного механизма вблок 3 памяти. Во время движения кинопленки управляющие коды проходятмимо фотодатчиков блока 4 воспроизведения, считываются, усиливаются иподаются в вычислитель 16, которыйна основе кода ответа и кодов, считываемых с кинопленки, осуществляетпоиск нужного кадра. Коды считываются последовательно, во время движения кинопленки. Код ответа поступаетв блок 2 сравнения ответов 2. В этотблок поступают сигналы из разрядовблока 4 воспроизведения с фотоэлектрических усилителей 42-44 считывающихкоды возможных ответов и разряд "обязательное сравнение", а иэ блока 13определения признаков поступают сигналы о считывании кодов типа 17.В исходном состОянии вычислитель16 реагирует только на коды типа 17,При сравнении кода ответа с кодомвозможного ответа и при наличии сигнала из блока 13, блок 2 выдает сигнал сравнения в блок 14 управления.Если ни один из предусмотренныхкодов возможных ответов не сравнилсяс кодом ответа, учащийся ответил непредусмотренным образом, то придет код типа 17, стоящий последним среди кодов типа 17, в котором содержится разряд "обязательное сравнение" и (при считывании такого кода блок 2 выдает сигнал сравнения в блок 14 управления.В блок 13 определения признаков поступают сигналы иэ разрядов блока 4 воспроизведения, занятых отличительными признаками, а из блока 13 поступают разрешающие сигналы о наличии типа кода в блок 2 сравнения ответов, если считываемый код является кодом типа 17, в блок 9 сравнения ошибок, если считываемый код относится к типу 18, в блок 6, сравнения пути обучения, если считываемый код относится к типу 19, в блок 14 управления, если код относится к типу 20 и в блок 12 сравнения адресов, если считываемый код относится к типу 21.Блок 14 управления по сигналу иэ блока 2 производит запоминание наличия сравнения кода ответа и кода возможного ответа и выдает кратковременный сигнал на запись ошибки в счетчик 7 ошибки и если в сравниваемом коде типа 17 закодирован разряд пнеправильно", который из блока 4 подается в счетчик 7 ошибок, то при совпадении двух сигналов блок 7 регистрирует ошибку. Одновременно, блок 7 подает кратковременный сигнал в блок 15 индикации, который увеличивает длительность сигнала и индицирует ошибку.После запоминания сигнала сравнения кода возможного ответа с кодом ответа блоком 14, вычислитель 16 в дальнейшем реагирует только .на коды типа 18. При считывании кода типа.18, блок 13 определения признаков подает разрешающий сигнал в блок 9 сравнения ошибок, по которому код воЗможного числа ошибок, поступающий из блока 4 воспроизведения в блок 9, сравнивается с кодом числа ошибок, поступающим из счетчика 7 ошибок в блок 9. При поразрядном сравнении этих кодов блок 9 подает сигнал сравнения кода возможного числа ошибок в блок 14 управления. Для уменьшения количества кодов типа 18, в этих кодах предусмотрен разряд "обязательное сравнение" и если ведутся ветвления по числу ошибок (например при отсутствии ошибок должна выдаваться программа повышенной трудности, при 1 или 2-х ошибках должна выдаваться программа средней трудности и при 3-х и большом числе ошибок должна выдаваться самая легкая программа), то для того чтобы не перечислять все возможные числа ошибок для самой легкой программы последним в подгруппе кодов, относящихся к сравненному коду возможного ответа,ставится код типа 18 с "обязательнымсравнением" (он заменит группу кодовтипа 18 с 3-мя и большим числом ошибок).Если не произошло сравнение кодавозможного числа ошибок для программповышенной трудности, то придет кодтипа 18 с разрядом "обязательноесравнение" в блок 9, и блок 9 сравнения ошибок выдаст сигнал сравнения.в блок 14 управления. Блок 14 производит запоминание наличия сравненияи выдает кратковременный разрешающийсигнал в блок 5 памяти этапов обучения и, если в коде типа 18, код возможного числа ошибок которого срав нился с кодом числа ошибок, закодирован разряд прибавления единицы 28или разряд вычитания единицы из кодапути обучения 29, то по разрешающемусигналу из блока 14 управления сигна лы о наличии разрядов прибавленияили вычитания единицы запишутся вблок 8.В дальнейшем вычислитель 16 реагирует только на коды типа 19.Код возможного пути обучения 31,поступающий из блока 4 воспроизведения в блок 6 сравнения, сравниваетсяс кодом пути обучения, хранящимсяв блоке 5 памяти, при наличии разрешающего сигнала, поступаюц 1 его иэблока 13 определения признаков.При сравнении кода возможного пути обучения с кодом пути обученияблок 6 сравнения выдает сигнал в блок14 управления. Этот сигнал сравненияможет быть вццан также в случае прихода кода типа 19 с разрядом "обязательное сравнение". При сравнениикода возможного пути обучения С кодом пути обучения блок 14 управления 40 выдает разрешающий сигнал в блок 5памяти на прибавление (или вычитание) единицы, хранящейся в блоке 8, к предыдущему состоянию (от предыдущегосостояния) блока 5 памяти.По тому же разрешающему сигналуиэ блоков 14 управления сигналы сусилителей фотодиодов 45 и 46 поступают в блок 11 счетчиков, где подсчитывается количество подпрограмм, несоответствующих знаниям учащегося. Это количество подпрограмм высвечивается блоком 15 индикации.Блок 14 управления запоминает наличие сравнения кода возможного пути и кода пути, и в дальнейшем реагирует только на коды типа 20. Первыйпришедший код типа 20 вызывает появление сигнала из блока 13 в блок 14, и блок 14 вырабатывает разрешающий сигнал на запись адреса следующегокадра в регистр 10 адреса. Адрес следующего кода, содержащийся в кодетипа 20 и поступающий из блока 4 вблок 10, записывается в регистр 10адреса и запоминается на время поиска следующего кадра. Выдачу разрешаюО 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 щего сигнала блок 14 запоминает и повторных сигналов не выпает, а вычислитель 16 в дальнейшем реагирует только на коды типа 21.1Адрес следующего кадра содержит разряд направления движения "реверс" и, если нужный кадр находится в стороне, противоположной первоначальному направлению движения кинопленки, то регистр 10 адреса подает сигнал "реверс" в блок 3 памяти, по которому направлены движения кинопленки, изменится на противоположное.Блок 12 сравнения адресов производит поразрядное сравнение адреса следующего кадра, приходящего иэ регистра 10 адреса и кода кадра, приходящего из блока 4 воспроизведения, при наличии разрешающего сигнала из блока 13 определения признаков (о наличии кода типа 21). При поразрядном сравнении блоком 12 выдается сигнал на останов лентопротяжного механизма в блок 3 памяти, по которому лентопротяжный механизм останавливается и фиксирует нужный кадр с информацией. На этом цикл поиска кадра заканчивается.Цикл поиска кадра может быть беэ сравнения кода ответа. При организации линейного участка программы переход от кадра к кадру можно осуществить с помощью одного кода типа 21, в коором код кадра - все нули, так как в исходном состоянии регистр адреса находится в нулевом состоянии и при считывании кода типа 21 с нулевым кодом кадра происходит сравнение с нулевым адресом, блок 12 выдает сигнал о наличии признака кода типа 21 в блок 12, а блок 12 формирует сигнал на останов лентопротяжного механизма, который поступает в блок 3 памяти.Таким образом, выдача следующего кадра производится в зависимости от ответа учащегося, количества допущенных им ошибок и этапов изучения предыдущей информации. Но не всегда необходимо выдачу следующего кадра ставить в зависимость от этих трех условий. Часто, например, требуется(при органиэации разъяснений) выдачу следующего кадра производить в зависимости только от ответа учащегося.ФВ этом случае коды кинопленки должны содержать после каждого кода (нескольких кодов) типа 17 коды типа 18 и 19 с разрядными "обязательное сравнение" и затем код типа 20.В блоке 11 счетчиков во время обучения накапливается сумма, свидетельствующая о количестве подпрограмм,которые не соответствуют знаниям учащегося. Эта информация говорит о качестве обучающей программы. При значительном числе подпрограмм , не соответствующих знаниям учащегося,программа должна быть переделана илив нее необходимо включить еще болеесложные или еще более легкие подпрограммы. Наиболее эффективными являются программы, по которым обучение всех учащихся ведется с оптимальным числом ошибок, т,е. по оптимальному для каждого учащегося пути. Применение данного устройства позволяет определить, в какой степени обучающая программа соответствует знаниям учащихся, т.е. способность программы обучать учащихся с оптимальным числом ошибок. Информация о качестве программы позволяет оценить ее эффективность в учебном процессе, а значит и позволяет создавать программы, наилучшим образом реализующие многоуровневый принцип изложения материала.При обучении учащегося по программам с различным качеством изложения материала наблюдаются отклонения в знаниях учащегося в среднем на 0,5 балла.Следовательно, при доведении программы до наилучшего варианта, средний уровень знаний учащихся повысится до 0,25 балла,Известные устройства аналогичного назначения не исследуют качество создаваемых многоуравневых программ на степень соответствия их знаниям учащихся. Формула изобретения Адаптивное обучающее устройство по авт. св. 9 739622, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит блок регистрации несоответствия этапов обучения уровню знаний учащегося и блок счетчиков кодов несоответствия программы обучения знаниям учащегося, подключенный к блоку воспроизведения учебной информации, блоку управления, блоку индикации и блоку регистрации несоответствия этапов обучения уровню знаний учащегося,соединенному с блоком памяти этапов обучения, блоком воспроизведения учебной информации, и блоком управления. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 739622, кл. С 09 В 7/02, 11.07.77