Адаптивное обучающее устройство

(23) Приоритет Опубликовано 05,06,80. Бюллетень21 СССР вв лонч из 0 орвтвний(53) УДК 681.3. ,07 1(088,8) и втнрытий Дата опубликования описания 08.06,80(72) Автори изобретения В. К. Морозов и В. С. Великанов Куйбышевский политехнический институт им, В, В, Куйбышева(54) АДАПТИВНОЕ ОБУЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 1Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике, в частностик техническим средствам обучения, иможет быть использовано при организациипрограммированного обучения в различных учебных заведениях,Известно адаптивное обучающее устройство содержащее блок ввода ответов,соединенный с блоком сравнения, подключенным к блоку управления и к блоку10воспроизведения учебной информации, блоки памяти и индикации Я.Однако указанное устройство имеетограниченные дидактические возможности.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является адаптивное обучающее устройство, содержащееблок ввода ответов, соединенный с блоком сравнения ответов, подключенным кблоку управления и к блоку воспроизведения учебной информации, который соединенс блоком памяти учебной информации;блоком сравнения адресов, регистром ад 2реса, блоком сравнения ошибок, счетчиком ошибок и блоком определения признаков учебной информации, подключенным к блокам сравнения ответов, адресов и ошибок и к блоку управления, соединенному со счетчиком ошибок, блоком сравнения ошибок и регистром адреса, кото рый 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, нодключенный к счетчику ошибок, который соединен с блоком сравнения ошибок 2. Данное устройство имеет также ограниченные дидактические возможности из-за отсутствии адаптации в зависимости от этапов обучения.Цель изобретения - расширение дидактических возмогностей устройства за счет повышения степени адаптаций с учетом этапов обучения.3Укаэанная цель достигается тем, чустройство содержит блок йамяти этапо обучения и блок сравнена кодов этапо обучения, подключенный к блоку управл ния, блоку определения признаков уче ной информации, блоху воспроизведения учебной информации и блоку памяти эт лов обучения, который соединен с блоками управления и воспроизведения уч ной информации.На фиг. 1 изображено адаптивное очающее устройство; на фиг, 2 дайы пя " Финов кодов со схематическим изображнием блока воспроизведения; на фиг. 3 приведен внешний вид участка кинонле с информационными кадрами и кодами.Устройство содержит блок 1 вводаответов, соединенный с блоком 2 срав кения ответов, подключенным, к блоку управления и к блоку 4 воспроизведе.учебной информации, который соединен с блоком 5 памяти учебной информа блоком 6 сравнения адресов, регистро адреса, блоком 8 сравнения ошибок, счетчиком 9 ошибок и блоком 10 о делении признаков учебной информации подключенным к блокам сравнения отв тов 2, адресов 6 и ошибок 8 и к бло 3 упреЬления, соединенному со счетчи ком 9 ошибок, блоком 8: сравненйя о бок и регистром 7 адреса, который и ключен к блоку 6 сравнения адресов блоку 5 памяти учебной информации, диненному с блохом 1 ввода ответов с блохом 6 сравнения адресов, подк ченным к регистру 7 адреса, блок 1 индикации, подключенный к счетчику ошибок, который соединен с блоком 8 сравнения ошибок, блок 12 сравнения кодов этапов обучения, подключенный блоку 3 управления, блоку 10 опред ния признаков учебной информации, бл ку 4 воспроизведения учебной информ пии и блоку 13 памяти этапов обучен который соединен с блоками управле 3 и воспроизведения учебной информа ции 4.Блоки 2, 3, 6-10, 12 и 13 объеиены в вычислитель 14.В щ 5 едлагаемом устройстве прогримеет пять типов кодов 15-19 (см.с различными функциями в управлени работой устройства.Коры типа 15 содержат код. 20можного ответа, предназначенный дл сравнения с кодом ответа, разряд 2 Обязательное сравнение", необходим для безусловного сравнения с ходом 739622 4,то вета, разряд 22 фНеправильно", предназв наченный для занесения одного штрафногов балла в счетчик ошибок и отличительныйе признак 23, служащий для опознаванияб кодов типа 15 вычислителем. Отличительный признак 23 содержит такую кома- бинацию кодов в своих разрядах, котораяявляется запретной для кодов другихеб- типов, например, 3-ий снизу разряд светлый, а 2-ой снизу разряд темный.бу- Коды типа 16 содержат код 24 возть можного числа ошибок, служащий дляе- сравнения с кодом числа ошибок, хранящимся в счетчике ошибок, разряд 25нки 5 фОбязательное сравнение, предназначенный для безусловного сравнения с кодомчисла ошибок, разряд прибавления единицы в блок запоминания пути обучения 26, предназначенный для прибавления единицы кчислу, хранящемуся внияблоке запоминания пути обучения, разряд вычитания единицы из числа, хранящегося в блоке 27 запоминания путиобучения и отличительный признак 28,предназначенный для опознавания типапРекода вычислителем (3-ий снизу разрядтемный, а 2-ой снизу разряд светлый).Коды типа 17 содержат код 29кувозможного пути обучения, предназначенный для сравнения с кодом пути обучения, хранящимся в блоке запоминанияпути обучения, разряд 30 фОбязательноесравнением, предназначенный для беэуссое-.ловного сравнения с кодом пути обучеЗ 5 .ния и отличительный признак 31 -2-й и 3-й разряды снизу темные.Коды типа 18 содержат адрес 32,следующего кадра, по которому нужно"исхать следующий кадр и отличитель 40 ный признак 33, предназначенный длякопознания типа кода (2-й и 3-й разряеледы снизу светлые, а 4-й снизу разрядтемный).Коды типа 19 содержат код 34,. кади 1 . 45 ра, являющийся двоичным номером кадра и предназначенный для сравнения снияадресом следующего кадра и отличительный признак 35 (2-й, 3-й и 4-й раз-:ряды снизу светлые). Некоторые раз 50 ряды в кодах типов 15, 17 - 19 неиспользуются в данном устройтве, ноих можно применять для включениясинхронизированного магнитофона, автоматического сброса блока запомина-.воэ 55 ния пути обучения и других целей.я1 В кодах всех типов существует одиный служебный разряд 36 "Маркер", предот- назначенный для формирования разрешаю15 20 щего сигнала на считывание всего кода и необходимый для того, чтобы информация не считывалась с кадров во время движения кинопленки.Маркер должен располагаться ниже (или выше) уровня кадров, а сигнал с выхода маркерного фотоэлектрического усилителя 37 подается 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 38- 44. Это необходимо для того, чтобы показать с каких усилителей считываются соответствующие разряды кодов.1 На пленке - программе 45 (см.фиг.Э) 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 информаций. Коды управления расположены группами. 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 возможного числа ошибок), потом код (коды) типа 17 (коды возможного пути обучения), 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.дзатем ставится такая же последовательность для другого кода (кодов) типа 15. Эта последовательность 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 (групп 6кодов) типа 17, к каждому из которых относитсятолько один код типа 18.Адаптивное устройство работает следующим образомПосле ввода учащимся ответа, блок 1 ввода ответов падает код ответа в вычислитель 14 и подает сигнал запуска лентопротяжного механизма в блок 5 памяти учебной информации, Во время движения кинопленки управляющие коды проходят мимо фотодатчиков блока 4 воспроизведения, считываются, усиливаютсяи подаются в вичислитель 14, которыйна основе кода ответа и кодов считываемых с кинопленки осуществляет поиск нужного кадра. Коды считываются 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 сфотоэлектрических усилителей 38-44,считывающих коды возможных ответови разряд фОбязательное сравнение, аиз блока 10 определенйя признаков учебной информации поступают сигналы осчитывании кодов типа 15,В исходном состоянии вычислитель 14реагирует только на коды типа 15. При сравнении кода ответа с кодом возможного ответа и нри наличии сигнала изблока 10 блок 2 выдает сигнал сравнения в блок управления 3,Гсли ни один аз предусмотренных кодов возможных ответов не сравйиваетсяс кодом ответа (учащийся ответил не предусмотренным образом, то придеткод типа 15, стоящий последним среди кодов типа 15, в котором содержится разряд Обязательное сравнение" и при считывании такого кода блок 2 выдаст сигнал сравнения в блок управления 3. 45В блок 10 определения признаковучебной информации поступают сигналыиз разрядов блока 4 воспроизведения,занятых отлячптельными признаками, аиз блока 10 поступают разрешающие 50сигналы о наличии типа кода в блок 2сравнения ответов, если считываемыйкод является кодом типа 15, в блок 8сравнения ошибок, если считываемый кодотносится к типу 16, в блок 12 сравнения этапов обучения, если считываемыйкод относится к типу 17, в блок 3 управления, если код относится к типу 18 и в блок 6 сравнения адресов, если считываемый код относится к типу 19.22 8па 16, код возможного числа ошибок которого сравнился с кодом числа ошибок,закодирован разряд прибавления единицы26 пли разрад вычитания единицы изкода этапа обучения 27, то по разрешающему сигналу из блока 3 управления, ходэтапа обучения, хранящийся в блоке 13,прибавит единицу к своему предыдущемусостоаншо или вычтет единицу соотвесственно кодировке.В -дальнейшем вычислитель 14 реагирует только на коды типа 17, Код возможного этапа обучения 29, поступающий из блока 4 воспроизведения в блок12 сравнения этапов обучения, сравнивается с кодом этапа обучения, хранящимся в блохе 13 при наличия разрешающего сйгнала, поступающего из блока 1 О определения признааков, При сравнепи кода всевозможного этапа обученияс кодом этапа обученна, блок 12сравнения этапов обучения выдаст сигналв блок 3 управления. Этот сигнал сравнения может быть выдан такжев случаеприхода кода типа 17 с разрядом Сбазательное сравнение". Блок 3 управления запоминает йаличие сравнения и вдальнейшем реагирует только на кодытипа 18.Первый пришедший код типа 18 вызывает появление сигналов из блока 1 Ов блок 3, который вырабатывает разрешающий сигнал на запись адреса следующего кадра в регистр 7 адреса. Адрес следующего кадра содержащийся вкоде типа 18 и поступающий из блока 4в блок 7 записываетса в регистре 7 адреса и запоминается на время поискаследующего кадра. Выдачу разрешающегосигнала блок 3 запоминает и повторныхсигналов не выдает, а вычислитель 14в дальнейшем реагирует только на кодытипа 19,Адрес следующего кадра содержитразряд направления движения фРеверси если нужный кадр находятса в сторонепротиВОПОложкой первоначальному напралежпо движения кинопленки, то регистр 7адреса подасг сигнал Реверсе в блок 5памяти, по которому направление движения кинопленки изменится на противоположноеБлок 6 сравнения адресов производитпоразрядное сравнение следующего кадра,приходящего из регистра 7 адреса и кодакадра, приходящего из блока 4 воспроизвеведения, при наличии разрешающего сигнала из блока 1 О определения признаков 7396 7Блок управления 3 по сигналу из блока 2 производит запоминание наличия сравнения кода ответа и кода возможного ответа и выдает кратковременный сигйал на запись ошибки в счетчик 9 ошибок и если в сравниваемом коде типа 15 закодирован разряд Неправильно, который из блока 4 подаетса. в счетчик 9 ошибок, то при совпадении двух сигналов счетчик 9 регистрирует ошибку. Одно О временно счетчик 9 подает краткбвременный сигнал в блок 11 индикации, который увеличивает длительность сигнала и индицирует ошибку.После запоминания сигнала сравнения 35 кода возможного ответа с кодом ответа блоком 3, вычислитель 14 в дальнейшем реагирует только на коды типа 16. При считывании кода типа 16, блок 10 определенияпризнаков подает разрешающий сиг нал в блок 8 сравнения ошибок, по которому вод всевозможного числа ошибок, поступающий из блока 4 воспроизведения в блок 8, сравнивается с кодом числа ошибок, поступающим из счетчика 9 ошибок в блок 8. Пря поразрядном сравнении этих кодов блок 8 подаст сигнал сравнения кода возможного числа ошибок в блок 3 управления, Для уменьшения количества кодов тяпа 16, в этих кодах ЗО предусмотрен разряд фОбазательное сравнение" .и если ведутся ветвления"почислу 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 большем числе ошибок должна выдаваться самая легкая программа), то дла того чтобы не перечислять все возможные числа оши О бок для самой легкой программы последним в подгруппе кодов относящихся к сравненному коду возможного ответа ставится код типа 16 с "Обя:-ательным сравнением" (он заменит группукодов 45 типа 16 с 3-я и большим числом ошибок .В случае если не произошло сравнение кода вомаожного числа ошибок для программ повьппенной трудности, то придет код типа 18 с разрядом "Обязател ное сравнение в блок 8 и блок 8 срав- . нения.ошибок выдаст сигнал сравнения в блок 3 управления.Блок 3 производит запоминание на 55 лячия сравнения и выдает кратковременный разрешающий сигнал в блок 13 памяти этапов обучения. И если в коде ти(о наличии кода типа 19). При порязрядном сравнении блоком 6 выдается сигнал на остановку лентопротяжного механизма в блок 5 памяти, по которому лентопротяжный механизм останавливается и фиксирует нужный кадр с информацией. На этом цикл поиска кадра заканчивается.Цикл поиска кадра может быть без сравнения кода ответа. При организации линейного участка программы переход 10 от кадра к кадру можно осуществить с помощью одного хода типа 19, в котором код кадра - все нули, так как в исходном состоянии регистр 7 адреса находится в нулевом состоянии и при считьвании 15 кода типа 19 с нулевым кодом кадра происходит сравнение с нулевым адресом, блок 10 выдает сигнал о наличии признака кода тина 19 в блок 6,. который формирует сигнал останова лентопротяж ного механизма, который поступает в блок 5 памяти.Таким образом, выдача следующего кода производится в зависимости от ответа учащегося, количества допущенных 25 им ошибок и этапа изучения предыдущей информации. Но не всегда необходимо выдачу следующего кадра ставить в зависимость от этих трех условий. Часто, например требуется (при организации 30 разъяснений) выдачу следующего кадра производить в зависимости только ответа, учащегося. В этом случае коды кинопленки должны содержать после каждого кода (нескольких кодов) типа 15 ходы типа 16 з 5 и 17 с разрядами фОбязательное сравнение" и затем код типа 18, Коды типа 16 и 17 обязательны для данного устройства, но возможна разработка блока управления на основе еории конечных 40 автоматов, который позволяет не ставить кодов типа 1617, типа 15,т,е. запись адреса следующего кадра осуществлять в зависимости трех условий, двух или же одного. 45Причем для сокращения числа кодов и устранения необходимости перечисления всех возможных сбстояний счетчика ошибок или блока памяти этапа обучения возможно применение блоков срав нения, выполняющих сравнение двух кодов по принципу "больше" и "меньше",Применение данного устройства позволяет наилучшим образом реализовать многоуровневые обучающие программы и 55 производить выдачу дозы информащц не только в зависимости от числа допущенных ошибок, но и в зависимости от труд ности предыдущей дозы информации.Выдача следующего кадра ставится в зависимость от этапа обучения, а путь обучения зависит от числа допущенных ошибок, Это позволяет обучать всех учащихся по оптимальному для них пути, когда число ошибок близко к 15% от числа заданных вопросов (за оптимальное может быть взято и другое число процентов) .формула изобретения Адаптивное обучающее устройство,содержащее блок ввода ответов, соединеНный с блоком сравнения ответов, подключеннъм к блоку управления и к блокувоспроизведения учебной информации, который соединен с блоком памяти учеб;ной информации, олоком сравнения адресов,регистром адреса, блоком сравнения ошибок, счетчиком ошибок и блоком определения признаков учебной информации,подключенным к блокам сравнения ответов, адресов и ошибок и к блоку управления, соединенному со счетчикомошибок, блоком сравнения ошибок и регистром адреса, который подключен кблоку сравнения адресов и блоку памятиучебной информации, соединенному сблоком ввода ответов и с блоком сравнения адресов, подключенным к региструадреса, и блок индикации, подключенныйк счетчику ошибок, который соединенс блоком сравнения ошибок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширениядидактических возможностей устройствФза счет повышения степени адаптации,оно содержит блок памяти этапов обучения и блок сравнения кодов этаповобучения, подключенный к блоку управления, блоку определения признаковучебной информации, блоку воспроизведения учебной информации и блоку памяти этапов обучения, который соединенс блоками управления и воспроизведения и учебной информации,Источники информации,принятые во внимание цри экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЛо 327510, кл.509 В 7/02, 1970.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Ло 2429379/24,кл. 609 В 7/02, 1976 (прототип).739622 2 г е.8 17 Ю оставитель Т, Нич орович 51/8 ЦНИ по 13035, Заказ лиал ППП Патент, г, Ужго ктная, 4 дактор Н. Шильникова Гехред И. Асталощ Корректор М. Пож30 Тираж 465ПодписноеИПИ Государственного комитета СССРделам изобретений и открытий1 Москва, Ж, Рауюская наб., д. 415