Устройство для обучения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскииСоциалистическиа .Республик в 974395(5 )М. Кл, с 09 в 7/02 1 ееударстееиаыЯ каиитет СССР в дедам взебретеннй н етаритнй(72) Авторы изобретения Киевский ордена Ленина политехнический институтим, 50-летия Великой Октябрьской социалистическойреволюции(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в част,ности к техническим средствам обучения, и может быть испопьзовано дляуправления процессом обучения в раз.5личных учебных заведениях,Известно устройство, содержащеесвязанные соответствующим образомустройство управления, устройствоанализа ответов, блок опреде ениястатистики правильных ответов, блоквыдачи рекомендаций, блок памяти,блок ввода, устройства управленияи анализов ответа, устройство определения очередности ответов, блокопределения качества усвоения, блокоценки ожидаемых значений параметров, блок определения последовательности обучения 1.1,гоИзвестно также устройство, содержа"щее блок ввода характеристик образаучащегося, блок определения психо"физиологических параметров, блок обу" 2чения и контроля, подключенный через коммутатор к блоку формирования образа учащегося, соединенному с блоком управления и с блоком памяти,который подключен к регистру текущего образца и к блоку управления, соединенному с блоком ввода образаучащегося 2Недостатком этих устройств является ограничение дидактических воэможностей иэ-за отсутствия прогно" за успеваемости учащихся по отдельным дисциплинам, а также параметров, позволяющих оптимизировать учебный процесс.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее связанные соответствующим образом блок обучения и контроля, блок определения психофизиологических параметров, блок ввода характеристик образа, коммутатор, блок формирования параметров образа учащегося, блок сравнения параметров образов и весо 3 97439 вых коэффициентов параметров, регистр текущего образа, блок идентиФикации прогноэируемого параметра, блок учета весовых коэффициентов, распределитель, узел прогнозирования, блок выдачи прогноза Г 3Данное устройство позволяет прогнозировать успеваемость учащихся по отдельным дисциплинам, однако об" ладает ограниченными дитактически- О ми возможностями из-за того, что прогнозируется толька наиболее вероятная оценка обучаемого, а не вероятностное распределение по всем оценкам, что позволило бы сущест венно улучшить качество управления учебным процессом.Целью изобретения является рас-ширение дидактических возможностей устройства при повышении кацества 2 О управления процессом обучения за счет оптимизации процесса прогнозирования обучения и получения вероятностных оценок градациям прогнозируемого параметра, 25 Укаэанная цель достигается тем,цто в устройство содержащее блокввода учебной информации, первыйблок памяти, блок оценки и блок индикации, вход которого соединен с выходом блока оценки, введены последовательно включенные второй блок памяти и Формирователь импульсов, последовательно соединенные третий блок35памяти и блок элементов И-ИЛИ и последовательно включенные четвертыйблок памяти и блок элементов И, выходкоторого соединен с первым входомблока оценки, а второй вход - с выхо4 Одом первого блока памяти, подключенным ко второму входу формирователя.импульсов, третий вход которого соединен с выходом четвертого блока памяти, первый выход - с первым входом четвертого блока памяти, а второй выход - со вторым входом четвертого блока памяти, входы второгои третьего блоков памяти подключенысоответственно к первому и второмувыходам блока ввода учебной информа.ции, третий выход которого соединенсо вторым входом блока элементовИ-ИЛИ, третий вход которого подклюцен к выходу четвертого блока памя- .ти, а выход - к первому входу пер" 55ваго блока памяти, второй вход которого соединен с третьим выходом фор-,мирователя импульсов,формирователь импульсов содержит последовательно включенные первый узел элементов И, второй узел элементов И, первый элемент задержки, элемент ИЛИ и первый счетчик, первый и второй выходы которого являются со" ответственно вторым и третьим выхода. ми Формирователя, выход первого элемента задержки является первым выходом Формирователя второй вход второго узла элементов И и первый и второй входы первого узла элементов И, являются соответственно первым, вторым и третьим входами Формирователя,Блок оценки содержит последовательно вклеценные первый дешиФратор счетчики первой группы, узлы деления кодов группы узлы элементов И первой группы, узлы элементов ИЛИ первой группы, узлы умножения кодов группы, сумматор, узлы элементов ИЛИ второй группы и узлы элементов И второй группы, выходы которых сое" динены со вторыми входами соответствующих узлов элементов ИЛИ первой группы, последовательно соединенные второй дешифратор и счетчики второй группы, последовательно включенные второй счетчик, триггер и второй элемент задержки, выход которого соединен са вторыми входами триггера, сумматора и счетчиков первой и второй групп, третий элемент задержки, вход которого является вторым входом блока, а выход подклюцен к третьим входам счетчиков первой группы, входы первого и второго дешифраторов является первым входом блока, вход второго счетчика является вторым входом блока, выходы узлов умножения кодов группы являются выходом блока,На чертеже изображена Функциональная схема устройства для обучения,Устройство содержит блок 1 ввода учебной информации (характеристик образа), узел 2 элементов И блок 3 памяти (задающих параметров образа), блок 4 памяти (номеров задающих пара. метров образа), узел 5 элементов И, триггер 6, элемент 7 задержки эле" менты Я и 9 ИЛИ, счетчик 1 О, блок 11 памяти (образов) узлы 12-16 элементов И, триггер 17, элемент.18 ИЛИ, связанный со входом 19 управления началом работы, элемент 20 ИЛИ, элемент 21 задержки, счетчик 22, триггер 23, элемент 24 задержки, группу счетчиков 25 дешифратор 26, эле.5 97439мент 27 задержки, группу узлов 28элементов И, группу узлов 29 элементов ИЛИ , группу узлов 30 делениякодов, группу узлов 31 элементовИ, группу узлов 32 элементов ИЛИ,группу узлов 33 умножения кодов,узел 34 индикации, сумматор 35,группу счетчиков 36, дешифратор 37.Элементы 7, 8 и 18, триггеры 6 и 17объединены в блок 38 памяти, узлы О2, 5 и 9 - в блок 39 элементов И-ИЛИ,счетчик 1 О, узлы 12, 14, 29 и элемент21 - в формирователи 40 импульсовсчетчики 22, 25 и 36, триггер 23элемент 24, дешифраторы 26 и 37,элемент 27, узлы 28, 29, 30, 31, 32и 33 и сумматор 35 - в блок 41, а узлы 13, 15 и 16 - в блок 42 элементов И,Перед началом работы устройствав блок 11 заносятся (например, снепоказанной на чертеже центральнойвычислительной машины) полные наборы параметров, определенные дляобучаемых, окончивших курс.25Устройство для обучения работаетследующим образом,С блока 1 (который может, например входить в состав пульта преподавателя) в блок 3 заносятся значе- ЗОния известных параметров обучаемого для которого производится прогнозирование некоторого априори неизвестного параметра а в блок 4 заносятся номера тех параметров, зна- ЗЗчения которых занесены в блок 3.По сигналу начала операции, поступающего со входа 19, триггеры6 и 17 устанавливаются в единичноесостояние, причем сигналами с выходов указанных триггеров открываютсяэлементы И узлов 2, 13 и 16, Номерпрогнозируемого параметра с блокапоступает через открытый блок 39 напервый адресный вход блока 11, на дру гой адресный вход которого поступает код со счетчика 10, обеспечиваяпоследовательное считывание параметрас номером, соответствующим поступающему из блока 1, Считанный с блока11 код через открытые элементы Иузлов 3 и 16 поступает на вход дешифратора 37, которым Формируется сигнал на выходе, соответствующем коду,поступившему на вход, Указанным сигналом прибавляется единица на том изгруппы счетчике 36, номер которогосоответствует сцитанному из блока 11коду. Таким образом на счетчике 36 накапливаются статистические данные о прогнозируемом параметре, т,е. на 1-м счетчике. 36 при переполнении счетчика 1 О находится число количества обучаемых, окончивших курс, у ко" торых значение прогнозируемого параметра равноПосле окончания цикла накопления статистики прогнозируемого параметра сигналом переполнения счетчика 10 триггеры 6 и 17 устанавливаются в нулевое состояние, открывая элементы И узлов 5 12 и 15. На первый адресный вход блока 11 через открытый блок 39 поступает с блока 4 первый номер известного априора параметра обучаемого, для которого производится прогноз, например, равнсго 1 а счетчиком 10 обеспечивается последовательное считывание с выхода блока 11 значения 1-х параметров всех обучаемых, окончивших курс, Каждое такое число через открытые элементы И узла 12 поступает на первый вход узла 14, на другой вход которого подается считываемое из блока 3 значение 1-го па" раметра обучаемого, для которого и производится прогнозирование, Если значения 1-го параметра очередного обуцаемого, окончившего курс, и -го параметра обучаемого, для которого производится прогнозирование, не совпадают то узлом 14 Формируется сигнал, который через элемент 20 ИЛИ поступает на счетный вход счетчика 10, а если совпадение имеет место, то узлом 14 выдается сигнал на элемент 21 которым последовательно формируются сигналы, поступающие на элемент 18 ИЛИ, и через элемент 20 ИЛИ на счетчик 10. По первому сигналу триггер 6 устанавливается в единичное состояние, открываются элементы И узлов 2 и 13, вследствие чего на первый адресный вход блока 11 поступает из блока 1 номер прогнозируемого параметра и с выхода блока 11 через открытые элементы И узлов 13 и 15 поступает на вход дешифратора 26 значение прогнозируемого параметра того обучаемого 1-й параметр которого совпал с -м параметром обучаемого, для которого производится прогнозирование, равное, например, 1. Тогда дешифратором 26 Формируется сигнал на 1-м выходе и к содержимому 1-го счетчика из счетчиков 25 прибавляется единица сигналом с элеме нта 7 триггер 6 устанавливается в нуль, а сигналомФормула изобретения 7 97 с элемента 21 счетчик 10 увеличивает, свой код на единицу, выбирается, таким образом, 1-параметр следующего обучаемого иэ блока 11 и так далее, пока указанным способом не будут обработаны -е параметры всех обучаемых, окончивших курс, На счетчиках 25 при этом фиксируется статистика совпадений по )"му параметру, т,е. на щ-м счетчике из группы счетчиков 25 фиксируется число совпадений по ) -му параметру обучаемого, для которогопроизводится прогнозирование, и.обучаемых, окончивших курс, у которыхзначение прогнозируемого параметраравно в, При переполнении счетчика10 коды счетчиков 25 деЛятся на узлах 30 на соответствующие коды счет"чиков 36, которые поступают на узлы30 через узел 29. Частные с узлов 30через открытые элементы И узлов 31и элементы ИЛИ узлов 32 поступаютна узлы 33, в которых к началу работы записаны единицы, а в ходе работын;капливаются произведения частныхиз узлов 30. По окончании указанных операций элементом 24 выдается сигнал н: сброс в нуль счетчиков 25 и начи-":е.-ся обработка описанным способом(;.+1) -го параметра. Когда все параметры, известные априори об обучаемом, для которого производится про.гноэирование, исчерпаны, счетчик 22:ыдает сигнал переполнения, которымтр ггер 23 устанавливается в единич.х.е:-.остояние, закрывая элементы Иузлов 31 и открывая элементы И уз,;.ов 28, Числа, содержащиеся на счетч хая 36, через элементы ИЛИ узлов 29 и открытые элементы И узлов.;.Я, элементы ИЛИ узлов 32 поступаютна входы узлов 33, на которых указанные числа перемножаются с их содержимым. Сигнал с выхода элемента27 устанавливает триггер 23 в нулевое состояние, счетчики 25 - в единичное состояние, счетчики 36 - внулевое состояние и разрешает работу многовходового сумматора 35, которым формируется оумма чисел, хра"нящихся в узлах 33, которая черезэлементы ИЛИ узлов 29 поступает навторые входы всех узлов 30, на выхо"дах которых, так как на первые ихвходы поступает единица со счетчиков25 формируются величины, обратныепоступившей на вход сумме, пройдячерез элементы И узлов 31 и элементы,ИЛИ узлов 32, указанные величины пеЧ 9 8 ремножаются в узлах 33 с содержимым последних и полученные в результате величины поступают на блок 311, который может входить в составпульта5 преподавателя.Если обозначить число обучаемых, окончивших курс со значением прогнозируемого параметра, равным 1, через1 ф 2где- исло гра О даций прогнозируемого параметра, а число обучаемых, окончивших курс, у которых значение прогнозируемого параметра равно 1 и 1-й параметр совпадает с )-и параметром, для которо 1 з го производится прогнозирование, обозначить через Р(/1), то формируемые устройством вероятности Р. получения1-й градации прогнозируемого параметра представлены в виде РДРЮ )1 Р;п РД 1)1 Р1: 3=1где и - число априори известных пара метров обучаемого, для кото" рого производится прогнозирование. Обозначив число обучаемых, окончивших курс,.через И, формула ( 1) пред- ЗЕ ставлена в виде Р;1 П РО 1 Ри (2. )РН.1 р 11) Р1 М 3." И ормула 2 представляет собои ф мулу Беиеса и является статистичес ки оптимальным алгоритмом определения вероятности гипотез.Таким образом, предлагаемое уст 4 в ройство оптимизирует процесс прогнозирования обучения по сравнению с известным, позволяет получить ре-. зультат в виде оценок вероятности градации прогнозируемого параметра, за счет чего достигается расширение дидактических возможностей по сравнению с известным,Устройство для обучения, содержащее блок ввода учебной информации, первый блок памяти, блок оценки и блок индикации, вход которого соединен с выходом бЛока оценки, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены по"9 97439 следовательно включенные второй блок памяти.и формирователь импульсов, последовательно включенные третий блок памяти и блок элементов И-ИЛИ, и последовательно включенные четвертый блок памяти и блок элементов И, выход которого соединен с первым входом блока оценки, а второй входс выходом первого блока памяти, подключенным ко второму входу формирова теля импульсов, третий вход которого соединен с выходом четвертого блока памяти, первый выход " с первым входом четвертого блока памяти, а второй выход - со вторым входом блока , 3 оценки и со вторым входом четверто" го блока памяти, входы второго и третьего блоков памяти подключены соответственно к первому и второму выходам блока ввода учебной информации, третий выход которого соединен со вторым входом блока элементов И-ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу четвертого блока памяти, а выход - к первому входу первого блока памяти, второй вход которого соединен с третьим выходом формирователя импульсов.2, Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в нем Формирователь импульсов содержит после" довательно включенные первый узел элементов И, второй узел элементов И, первый элемент задержки, элемент ИЛИ и первый счетчик, первый и второй выходы которого являются соответ 33 ственно вторым и третьим выходами формирователя, выход первого элемента задержки является первым выходом формирователя, второй вход второго узла элементов И и первый и второй вхо 5 10ды первого узлаэлементов И являютсясоответственно первым, вторым и третьим входами Формирователя,3, Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в нем блокоценки содержит последовательно включенные первый дешифратор, счетчикипервой группы, узды деления кодовгруппы, узлы элементов И первой группы, узлы элементов ИЛИ первой группы, узлы умножения кодов группы,сумматор, узлы элементов ИЛИ второйгруппы и узлы элементов И второй группы, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих узловэлементов ИЛИ первой группы, последовательно соединенные второй дешифратор и счетчики второй группы, последовательно включенные второйсчетчик, триггер и второй элементзадержки, выход которого соединен совторыми входами триггера, сумматора и счетчиков первой и второй грум,третий элемент задержки, вход которого является вторым входом блока, авыход подключен к третьим входамсчетчиков первой группы, входы перво"го и второго дешифраторов являютсяпервым входом блока, вход второгосчетчика является вторым входом блока, выходы узлов умножения кодов группы являются выходом блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе .1, Авторское,свидетельствоССГУ,й 517038, кл. С 09 В 7/04, 1974.2, Авторское свидетельство СССРй 579653, кл. С 09 В 7/06, 1975.3, Авторское свидетельствоСССРпо заявке М 2720662/18-24,кл, С 09 В 7/00, 1979 (прототип),лиал ППП "Патент"г, Ужгород, ул. Проектна ВН акаэ В 70 974395 Тираж 472 одписное