Устройство для оценки профессиональной пригодности операторов автоматизированных систем управления

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 19. 06. 81(21) 3306689/18-24 54) М. К 3,з 6 09 В 9/00 с присоединением заявки М -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 150183 1Ь 64 Й:. Тф",я ь.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ: ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПРИГОДНОСТИ ОПЕРАТОРОВ АВТОМАТИЗИРОВАН СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ20 Изобретение относится к техническим средствам программированного обучения и может быть использовано при изучении дисциплин, где необходимо контролировать умение обучаемых принимать правильное решение в условиях дефицита времени. Такие требова" ния в первую очередь предъявляются к операторам (руководителям, диспет. черам) различного рода автоматизиро ванных систем оперативного управления (транспортом, технологическим процессом, предприятием, строительством, промышленностью и т.д.).Известно устройство, содержащее блок задания программы, блок задания временных параметров, блок индикации, блок формирования эталонных ответов, счетчик временных параметров, блок суммирования,. функциональный преобра. зователь, блок определения весов оши. бок, блок регистрации, блок сравнения, блок формирования эталонов временных параметров и блок управления (1) .Недостатками данного устройства являются возможность контроля ограниченного круга навыков оператора (соответствие действий оператора эта. лонной последовательности, точность измерения параметров сигналов) и не- воэможность контроля умения операто-. ра по принятию правильного решения в условиях дефицита времениИзвестно также устройство, содер жащее блок предъявления информации, блок управления, блоК индикации, блок ввода информации, блок оценки, блок, совпадения, блок контроля ста" билиэации параметров обучения, вы" числитель характеристик учебного процесса и регистратор Устройство позволяет определять научно-обоснованные нормативы по времени, точнос ти и правильности решения задач для различных уровней подготовленности обучаемых операторов 2) .Однако это устройство не позволя" ет оценивать умение операторов распознавать и правильно отвечать на принципиальйо-важные частные вопросы при ответе на серию вопросов.Наиболее близким к иэобретенню является устройство, содержащее блои предъявления информации, логический блок, блок ввода информации, блок индикации, блок вычисления взаимной корреляции количествавопросов и пра вильных ответов, блок оценки, блок контроля времени решения задачи,.со 970 б 1ответствующий иэ счетчика нерешенных по времени задач, узла совпадения, датчика времени, счетчика теку,щего времени и индикатора времени.В зависимости от сложности вопро-,са (задачи) экзаменатор устанавлива 5ет на датчике времени допустимое вре.мя ответа на вопрос (решения задачи),Испытуемый вводит ответы через. блокввода информации в логический блок,где они сравниваются с эталонными,Если испытуемый не решил задачу заустановленное время, логический блоквоспринимает это как неправильныйответ 3).Недостатком известного устройстваявляется относительно невысокая точность контроля знаний, таккак приоценке знаний учитываются временныепараметры, но не учитываются важностьрешаемых задач,В практике оперативного управлениябольшое значение имеет своевременность принятия решения, состоящегоиз цепи последовательно принимаемыхчастных решений, причем некоторые изних являются принципиальными, т,е,обладают повышенной важностьюВ таком. случае даже неверно принятое одно или несколько не принципиальныхрешений не оказывает существенноговлияния на ценность всего решения в ЗОцелом.Цель изобретения - повышение точ-.ности устройства за счет учета важности принимаемых решений в условияхдефицита времени, 35Указанная цель достигается тем,чтс в устройство, содержащее последо"вательно включенные блок вводаответ"ных действий оператора, блок заданиявремени, блок логической обработки 4 Ои блок ввода учебной информации, вы"ход которого соединен с вторым входом блока логической обработки, второй выход которого подключен к входу,блока предъявления учебной информа,ции, третий вход - к входу блока вво-;ответных действий оператора, атвертый вход - к выходу блока взаимйой корреляции количества вопросови правильных ответов, выход которогосоединен с входом блока оценки, введен блок учета важности ответов, входкоторого соединен с третьим выходомблока логической обработки, первыйи второй выходы " с вторым и третьим входами блока взаимной корреляцийколичества вопрсов и правильных от.ветов соответственно,Блок учета важности ответов содержит регистр и последовательно сое.диненные генератор, счетчик, элементы И группы, первый элемент ИЛИ, дваэлемента И и второй и третий элементы ИЛИ, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходамиблока, вторые входи элементов И, вто 65 рого и третьего элементов ИЛИ и вхопрегистра являются входом блока. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг, 2 - функциональная схема блока логической об; работки; на фиг, 3 - то же, блока интерполяции; на фиг, 4 - график, поясняющий работу устройства. Устройство содержит (фиг. 1) блок 1 ввода учебной информации, выполненный в виде устройства считывания с перфоленты (типа РЯ 1501) и пред" назначенный для считывания с перфоленты учебной информации и кодов команд, используемых для автоматичес" кого управления работой всех блоков устройства; блок 2 логической обработки, предназначенный для сравнения ответов, сформированных обучаемым, с эталонными ответами, а также для распределения считанной с перфоленты информации и выработки управляю" щих сигналов; блок 3 предъявлений учебной информации, выполненный в виде серийно-выпускаемого алфавитно- печатающего устройства (например, Сопзц 1) и предназначенный для предъявления обучаемому учебной информации; блок 4 ввода ответных действий оператора, выполненный в виде наборного поля с кнопочными переключателями, Кнопкам переключателя может придаваться различное значение в зависимости от изучаемого курса. С помощью наборного поля обучаемый формирует ответы, а также управляющие сигналы готовности к работе и ввода ответа на вопрос; блок 5 заданий (контроля) времени, содержащий счетчик текущего времени, датчик времени, узел совпадения, индикатор вре мени (не показаны) и предназначенный для определения своевременности ответов обучаемого; блок б учета важности ответов (интерполяции), пред" назначенный для учета важности принимаемых частных решений (ответов на вопросы) з условиях дефицита времени; блок 7 взаимной корреляции количества вопросов и правильных ответов, выполненный в виде счетчиков числа заданных,вопрсов и ошибочных ответов, выходы которых подключены к матричному дешифратору, соединенно. му с соответствующими входами логических схем ИЛИ (не показаны), и предназначенный для определения качества ответов обучаемого по количес,тву неверных ответов с учетом важности заданных вопросов у блок 8 оценки, выполненный в виде запоминающих элементов и элементов индикации и предназначенный для запоминания и индика. ции полученной обучаемым оценки,Блок 2 содержит (фиг, 2) узел 9 элементов ИЛИ, дешифратор 10, предназначенный для преобразования информации, считанной с перфоленты в вид, удобный для обработки, дешифратор 11 кодов команд, предназначенный для выработки управляющих сигналов, ком,мутатор 12, предназначенный для распределенияинформации (вопросы, эталонные ответы, важность), элемент 13 ИЛИ, регистр 14, предназначенный для промежуточного хранения эталонных от" ветов, узел 15 сравнения, предназначенный для сравнения ответов обучае-. мого с эталонными, элементы 16 и 17 И, предназначенные для разрешения про хожденйя информации с выходов узла 15 сравнения прй условии своевремен" ности ответа обучаемого (т.е. если время формирования обучаемым ответов не,больше времени, установленного экзаменатором на датчике времени бло. ка 5 контроля времени, инвертор 18, элементы 19 и 20 И, .предназначенные для разрешения прохождения.информации с выходов узла 15 сравнения при условии несвоевременности ответа обу чаемого (т.е, если время формирования обучаемым ответов больше времени, установленном экзаменатором на датчике времени флока 5 задания времени), элементы 21 и 22 ИЛИ.Блок 6 содержит (фиг. 3) регистр 23, предназначенный для промежуточного хранения важности вопросов, генератор 24, счетчик 25, группу 26 элементов Й элемент 27 ИЛИ, предназначенный для преобразования параллельного кода важности, хранящегося в регистре 23, в последовательный код, элементы 28 И и 29 ИЛИ, предназ.наченные для организации прохождения информации в счетчик числа заданных вопросов блока 7, элементы 30 И и 31 ИЛИ, предназначенные для организации прохождения информации в счетчик числа ошибочных ответов блока 7,Устройство работает следующим образом.На перфоленте в определенной последовательности нанесены коды вопросов (в том числе дополнительных), . эталонных ответов на вопросы, важнос ти вопросов (ответов) и коды команд, которые используются для автоматичес кого управления работой всех блоков устройства, К кодам команд относятся например, Вопрос 1, Ответ Останов, Запуск, Установка в исходное состояние и т,д, Перфорация ленты производится с помощьюстандартных перфораторов.Перед началом работы устройство находится в исходном состоянии. "все регистры, счетчики и триггеры блоков устройства установлены в исходное со тояние сигналом, выработанным при включении питания. Узел выработки" сигнала при включении питания на стр ктурной схеме устройства для контроля знаний операторов ве показан,Экзаменатор устанавливает допусти"мое время ответов с помощью датчикавремени блока 5, Это время отобража"ется на индикаторе блока 5 для сведения обучаемого. Оператор путем нажа)тия кнопкиГотов к работе 1 ф на бло5,ке 4 формирует сигнал готовности кЪаботе, поступающий в блок 2 черезузел 9 элементов ИЛИ на вход дешифратора 11. На выходе дешифратора 11появляется сигнал, поступающий через10 элемент 13 ИЛИ в блок 1 и разрешающий считывание с перфоленты,Считанные с перфоленты коды команд иэ блока 1 поступают в блок 2и через узел 9 элементов ИЛИ на де 15 шифратор 11, В зависимости от кодакоманды на выходах дешифратора 11формируются управляющие сигналы, поступающие на узлы и блоки устройст"ва и обеспечивающие автоматическоеЩ управление всеми блоками устройства.Считанные с перфоленты коды вопросов, эталонных ответов и важности вопросов поступают из блока 1 в блок 2на входы дешифратора 10. Информацияс выходов дешифратора 10 через коммутатор 12 поступает соответственнов блок 3 для предъявления вопросовобучаемому, в регистр 14 и в регистр23 блока 6, После предъявлейия обучаемому вопросов управляющий сигналЗо с выхода дешифратора 11 блока 2 поступает в блок 5 и запускает счетчик текущего времени. Как и в прототипе информации с выхода счетчика те.кущего времени постоянно отображает-,ся на индикаторе блока 5 и поступает на узел совпадения, где .сравнивается со временем, установленным надатчике времени. Таким образом, обу"чаемый, отвечая на вопрос, знает о40 величине оставшегося времени по текущему времени и допустимому времени ответа на вопрос, отображенномна индикаторе блока 5,Обучаемый формирует ответы на воп.45 рос в блоке 4 и вводит их в блок 2путем нажатия кнопки 1 Вводф на бло.ке 4. Управляющий сигнал ввода изблока 4 поступает в блок 5, запрещаядальнейшую запись в счетчик текущеговремени.Коды ответов на вопросы из бЛока4 поступают в блок 2 на первые входыузла 15 сравнения, на вторые входыкоторого поступают коды эталонныхответов на вопросы из регистра 14.55 Если ответ был верным, то сигнал.свыхода узла 15 поступает на первыйвход элемента 17 И, на. второй входкоторого поступает сигнал с выходаузла совпадения блока 5 через инверс-що тор 18. Если время, потраченное .обучаемым на ответ, не больше установлен"ного экзаменатором на датчике,. чтоу соответствует отсутствию сигнала навходе инвертора 18, то сигнал с выдь хода элемента 17 И,через элемент 21ИЛИ поступает в блок 6 на первые вхо ды элементов 28 и 29 И и ИЛИ. С выхода элемента 29 ИЛИ сигнал поступает в блок 7 на вход счетчика числа заданных вопрсов, Если вопрос имеет важность, то в блоке 6 параллельный код важности преобразуется в последовательный с помощью генератора 24, счетчика 25 и элементов 26 И и 27 ИЛИ. Код важности поступает на второй вход элемента 28 И и через элемент 29 ИЛИ поступает в блок 7 на вход числа заданных вопросов, Если ответ, набранный оператором, не соот" ветствует эталонному, то сигнал с выхода узла 15 сравнения .поступает на первый вход элемента 16 И, на второй вход которого поступает сигнал с выхода узла совпадения блока 5 через инвертор 18. Если время, потраченное оператором на ответ, не больше установленного экзаменатором на датчике времени, то сигнал с выхода элемента 16 И через элемент 22 ИЛИ поступает в блок 6 интерполяции на первые входы элементов 30 и 31 И и ИЛИ. Этот же сигнал через элемонт 21 ИЛИ блока 2 поступает в блок 6 на первые входы ,элементов 28 и 29 И и ИЛИ, Сигналы свыходов элементов 29 и 31 ИЛИ поступают в блок 7 соответственно на входы счетчиков числа заданных вопросов и числа ошибочных ответов. Если вопрос имеет важность, то преобразованная в последовательный код важность вопроса через соответствующие элементы 28, 29, 30 и 31 И и ИЛИ поступает в блок 7 на входы соответствующих счетчиков числа заданных вопросов и числа ошибочных ответов, Ес" ли оператор не уложился в заданное экзаменатором время, о чем свидетель ствует сигнал, вырабатываемый в блоке 5 узлом совпадения и поступающий в блок 2 на входы элементов 19 и 20 И, то независимо от верности ответа на выходе элемента 22 ИЛИ появляется сигнал, поступающий в блок 6. Таким образом, несвоевреМенность ответа на вопрос воспринимается блоком 6 интерполяции как ошибочный ответ, Если вопрос, на который оператором не был своевременно дан ответ, имеет важность, то на выходах элементов 29 и 31 ИЛИ блока 6 появляются сигналы точно так же, как и в случае ошибочного ответа,После того, как обучаемый ответич на все предъявленные ему вопросы, в блоке 7 в счетчиках числа заданных вопросов и ошибочных ответов содер- . жится информация о количестве ( с уче том важности) соответственно заданных вопросов и ошибочных ответов, Результат взаимной корреляции величин, содержащихся в счетчиках блока 7, может соответствовать (как в прототипе) одной из трех зон Сдал, Не сдал, Продолжить спрос. Для45 50 55 еО м 5 держимое счетчиков числа заданных вопросов (и) и числа ошибочных ответов Ь). В предлагаемом устройстве на входы блока взаимной корреляции поступает не число заданных вопросов и ошибочных ответов, а число с учетом важности каждого вопроса (ответа) .Это позволяет влиять на границы зон, повышает точность контроля знаний оператора, Например, обучаемому предложена серия из 14 вопросов, причем некоторые из них обладают повышенной важностью Ьд =5,Ь 4=6,1 Э-Я,Ь,о ,-Ю,Ь,:4, Ъ 4.1, гдов Ь- валентность п-ого вопроса), При четырех,ошибочных ответах (на 6, 7, 9 и 14 вопросы) в прототипе в счетчиках число ошибочных ответов и заданных вопросов содержатся соответственно числа 4 и 14,что соответствует точке 1 (зона продолжит опрос ) на графике (фиг. 4). В предлагаемом устройстве в счетчике числа заданных вопИ-бальной системы результат взаимной корреляции также соответствует одной из трех зон, с той разницей, что зоныСдал и Не сдал дифференцированы. Если в блоке 7 вырабатываетсясигнал, соответствующий зонам Сдалили фНе сдал, то эта 1 информацияпоступает в блок 8 оценки, где про.исходит запоминание .и индикация оценки. Если в блокевырабатываетсясигнал, соответствующий зоне Про.должать опрос, то он поступает вблок 2 и через элемент 13 ИЛИ - вблок 1 и является разрешающим длясчитывания с перфолентой кодов команд и дополнительных вопросов, эта лонных ответов и важности вопросов,Процесс предъявления обучаемому дополнительных вопросов продолжаетсядо тех пор, пока в блоке 7 не появляется сигнал, соответствующий зонам Сдал или Не сдал,Устройство устанавливается в исход.ное состояние,Учет важности вопросов в блоках6 и 7 при оценивании знаний обучаемо"го происходит следующим образом, Впрототипе работа блока взаимной кор" .реляции для оценки по двухбальнойсистеме поясняется графиком (фиг. 4),где и - число заданных вопросов; щ "число ошибочных ответов; зона А -соответствует оценке Не сдал 1зона В - соответствует сигналу Продолжить опрос; эона С " соответствует оценке Сдал.Границы зон А, В и С устанавлива"ются аппаратно, т,е. в соответствиис графиком, выходы матричного дешифратора подключают к входам схем ИЛИ,выходы которых соответствуют сигналам Сдал или Продолжить опрос, или Не сдал, При этом на входыматричного дешифратора поступает соросов содержится число 39 (т.е. количество заданных вопросов (14) плюсважность заданных вопросов 13 +Ь фЬ 7Я. 4 7фЬО+Ь, фЬ; (25) . В счетчикечисла ошибочных ответов содержитсячисло 7, т.е, количество ошибочных 5ответов (4) плюс важность ошибочныхответов Ь +Ь 4 (3). Соотношение 7 и39. соответствует точке 2 (зона Сдал"на граФике), т.е. при важности даженесколько ошибочных, но не принципиальных ответов не снижают ценностьвсего решения в целом,При этом же количестве ошибочныхответов, но на другие более важныевопросы -(на 2, 4, 10 и 13 вопросы) 15в счетчике числа ошибочных ответовсодержится число 26, т.е. количествоошибочных ответов (4) плюс важностьсошибочных ответов Ь+Ь 4+ЬоЬ (22)Соотношение 26 и 39 соответствует 20точке 3 (зона, Не сдал) на графике. Точно так же влияет учет важности вопросов .и при оценке знаний обучаемого по Н-бальной системе,Использование предлагаемого уст- дройства по сравнению с базовым позволяет оценивать уровень подготовкиоператоров по их способности, прини"мать правильные многошаговые решенияв условиях дефицита времени сучетомважности ответов на частные вопросы.Повышение точности контроля знаний:операторов достигается за счет анализа не только верности ответов, нои их важности, при этом у педагогапоявляется возможность устанавливатьстепень освоения учащимся и распознавания им принципиально важных положений изучаемого материала,.Предлагаемое устройство универсально с точки зрения возможности использования его для проверки знанийобучаемого по различным дисциплинами не требует никаких структурных иликонструктивных доработок .при: переходе одного уровня сложности задач к 4другому. Устройство универсально ив том смысле; что его можно использовать в качестве тренажера для операторов автоматизированных систем оперативного управления; дляэтого достаточно кнопкам блока ввода придатьзначение информационных и функциональных элементов пульта оператора,Предлагаемое устройство просто вэксплуатации, так как обучаемый поми"мо кнопок для формирования ответаманипулирует только двумя кнопкамиуправления Готов к работефиВводПредлагаемое устройство позволяет обученному оператору контролиро"вать время принятия решения, а педа- Щгогу оценивать влияние темповой напряженности на правильность решенияучащимся серии вопросов. Исследование в качестве блока предъявления алфавитно-циФрового печатающего уст"ройства позволяет организовать выдачуучебной инФормации (вопрос, .ответ,эталонный ответ, важность вопроса,время ответа на вопрос, эталонноевремя на вопрос, оценка) учащемусяи педагогу в виде справок, что зна.чительно расширяет дидактические воЭ.можности устройсрва, позволяя проиэводить статический учет и анализ впроцессе обучения,Одновременный учет своевремениос"ти и важности принимаемых решения позволяет значительно повысить качествоподготовки операторов автоматизированных систем управления,Формула изобретения1; Устройство для оценки дрофессиональной пригодности операторов ав-,томатизированных систем управления;содержащее последовательно включенные блок ввода ответных действий оператора, блок задания времени, блоклогической обработки и блок водаучебной информации, выход которогосоединен с вторым входом блока логической обработки, второй выход которого подключен к входу блока нредьяв.ления учебной информации., третййвход - к выходу блока ввода ответныхдействий оператора, а четвертый входк выходу блока взаимной корреляции:.количества вопросов и правильных ответов, выход которого соединен с вхо.дом блока оценки, о т л и ч а ю,щ ее с я тем, что, с целью повышения,точности устройства, в него введенблок учета важности ответов, входкоторого соединен.с третьим выходом .блока логической обработки, а первый и второй. выходы - с вторым и тре"тьим входами блока взаимной корреляции количества вопросов и правильныхответов соответственно.2, Устройство по п. 1, о т л и "ч а ю щ е е с я тем, что . в нем блокучета важности ответов содержит регистр и последовательно соединенныегенератор, счетчик, элементы И группы, первый элемент ИЛИ, два элементаИ и второй и третий элементы ИЛИ,выходы которых являются соответственно первым и вторым входом блока,вторые входы элементов И,второго и .третьего элементов ИЛИ и вход регистра являютоя входом блока,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 734792, кл. 6 09 В 7/02, 1977.2, Авторское свидетельство СССРМ 758229, кл. С 09 В 7/02, 1978,3, Авторское свидетельство СССРР 748494, кл, С 09 В 7/02, 1978/5 1 ПП Патент г.ужгород, ул,Проектная,Фил 37/б 8 ВНИИПИ Го по дела 113035, Мираж 486арственнозобретенива, ЖПодциснокомитета СССРи открытий .аушская наб д. 4