Устройство для обучения и контроля знаний

Устройство для обучения и контроля знаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ,мни

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт.-свид-ву 9 430431 (22) Заявлено 14Л081 (21) 3347423/18-24

Р М К з

G 09 В 7/02 с присоединением заявки ¹ (23) Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Приоритет

Опубликовано 15.0383.Бюллетень ¹ 10 (33) УДК 681.3, 071(088 8) Дата опубликования описания 15.0383 (72) Авторы изобретения

В.M Гиндеров, Т.В. Попова и В. Н, Радк т

t t (l

1 (71) 3aявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ И КОНТРОЛЯ

ЗНАНИИ

15

25

Изобретение относится к техническим средствам обучения, предназначенным для обучения и проверки знаний учащихся, и может быть использовано в учебных заведениях различного уровня и профиля для проверки и закрепления знаний учащихся по различным дисциплинам.

Известно устройство, содержащее блок считывания информации, дешифратор, блок управления, блок сравнения, блок оценки, блок ввода ответов и информационное табло (1).

Недостатками данного устройства являются ограниченные дидактические возможности, так как оно не определяет и не оценивает степень полноты ответа. Это происходит потому, что результат несравнения введенного ответа с эталонным фиксируется по всему ответу в целом без указания, какой именно символ (какое именно действие) ошибочен. Кроме того, устройство имеет ограниченную область применения, так как для обеспечения его работы нужны дорогостоящие устройства перфорирования и считывания,с перфоленты.

По основному авт. св. 9 430431 наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее схему сравнения, входы которой подключены к блокам ввода ответов и памяти, а выходы — к блоку вывода информации и блоку оценок, соединенному с блоком памяти, а блок ввода ответов подключен к блоку вывода информации, ограничитель неверных ответов, вход которого соединен со схемой сравнения, а выходы подключены

К блокам оценки и вывода информации. Ответы учащегося на вопросы (в том числе результат решения задачи), введенные в блоке ввода ответов, сравниваются с эталонными, хранящимися в блоке памяти При вводе неправильного ответа ограничитель неверных ответов фиксирует его.

Учащийся может повторить попытку ответа, но не более, чем это предусмотрено ограничителем неверных ответов. Если учащийся не смог ответить верно, то сигнал о неверности ответа из блока ограничения неверных ответов поступает в блок оценок, В блоке оценок накапливается информация о количестве верных и неверных ответов. После ответа на все .вопросы билета в блоке оценок формируется оценка. Устройство позво1005153 ляет контролировать и оценивать знания учащегося при ответе на вопросы, ответы на которые формируются в .окончательном виде, т.е., если вопрос задан в виде задачи, то контролируемым ответом на вопрос

5 будет ответ задачи, но не ее решение. Например, если условие задачи предполагает многодейственное решение (1, 2,...,n) то ответом задачи является результат и-го действия, 10 что и контролирует данное устройство (2 j.

Недостатками данного устройства являются ограниченные дидактические возможности, так как оно не позво- 15 ляет контролировать ход решения и, следовательно, определять незнание какого именно раздела изучаемого курса приводит к неверному в окончательном виде ответу. Кроме того, данное gg устройство не позволяет оценивать полноту ответа.

В практике обучения различным дисциплинам (математике, физике, химии, программированию и т.д.)прове- 25 ряются знания учащихся с помощью контрольных вопросов и задач, решаемых методами теоретической и прикладной математики. При этом, если для вопросов достаточно определять верность ответов в окончательном виде, т.е. в целом на вопрос, то для задач необходимо контролировать ход решения, т.е. определять верность выполнения действий. В таком случае педагог точно может определить, что именно не усвоил учащийся. Одновременно педагоГ оценивает и неполные ответы в том, например, случае, если ученик, решая задачу, рассуждал правильно, но незнание одного 4О какого-то положения не позволило придти ему к правильному в окончательном виде ответу.

Учащемуся также важно контролировать ход решения задач, чтобы в случае затруднения выполнения очередного действия иметь возможность обратиться за консультацией.

Цель изобретения — расширение дидактических воэможностей устройства эа счет контроля хода решения и учета полноты ответа.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введен блок определения полноты ответа, причем входы блоков вывода информации и оценки соедйнены с выходами блока сравнения и ограничителя неверных ответов через блок определения полноты ответа. 60

Блок определения полноты ответа содержит регистр и последовательно включенные элемент ИЛИ, первый счетчик, узел сравнения, второй счетчик и дешифратор, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом узла сравнения и выходом регистра, подключенным ко второму входу узла сравнения, выход которого соединен со вторым входом первого счетчика и первым входом регистра, вход элемента ИЛИ, второй вход второго счетчика и второй вход регистра являются входом блока, выходы первого счетчика и дешифратора являются выходом блока.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока ввода ответов; на фиг. 3 — то же, блока оценки; на фиг. 4 — то же,.блока определения полноты ответов; на фиг. 5 вид контрольного билета.

Устройство (фиг. 1) содержит блок

1 ввода ответов„ предназначенный для считывания номера билета, номера вопроса в билете и формирования . ответов учащимся, блок 2 памяти, предназначенный для хранения кодов эталонных ответов, числа вопросов в. билете и эталонного числа действий в решении, блок 3 сравнения, предназначенный для поразрядного сравнения кодов вводимых учащимся ответов с кодами эталонных ответов, блок 4 вывода информации, предназначенный для индикации верности сделанного действия и ответа в окончательном виде, номера действия и вопроса и подсказки учащемуся эталонного ответа, ограничитель 5 неверных ответов, предназначенный для ограничения числа попыток ответа на вопрос, блок б оценки, предназначенный для формирования и индикации оценки, блок 7 определения полноты ответов, предназначенный для контроля хода решения и определения пол ноты ответов.

Блок 1 ввода ответов (фиг. 2) содержит узел 8 считывания номера билета, состоящий из фотоприемников

9 (например, ФТ-1К), наборное поле

10 с контактами 11 номеров вопросов, операндов и операций, щуп 12, предназначенный для подачи на контакты

11 наборного поля 10, потенциала, шифратор 13, предназначенный для преобразования позиционного кода номера вопроса в параллельный двоичный код, шифратор 14, предназначенный для преобразования позиционного кода ответа в параллельный двоичный код (шифраторы 13 и 14 выполнены на микросхемах серий 13б, 133), генератор 15 импульсов, предназначенный для выработки сигналов сопровождения и устранения дребезга при снятии щупа 12 с контактов 11 наборного поля 10 (генератор 15 выполнен на резонаторе 1В-17 ЕФ и элементах И-HE), регистр 16, предназначенный для промежуточного хра1005153 нения кодов номера билета и номера вопроса. Регистр 16 выполнен на микросхемах серий 136, 133.

Блок 2 представляет собой оперативно запоминающее устройство (ОЗУ) на 2048 12-разрядных слов.

Накопитель памяти реализован на микросхемах 564 РУ2, управление на микросхемах серий 133, 136.

Блок 3 сравнения содержит схему сравнения и регистр эталонного ответа. Схема сравнения состоит из элементов И, ИЛИ, каждый разряд регистра подключен к соответствующим входам элементов И. Кроме того, каждый разряд регистра и выход схемы сравнения подключены через микросхему с. открытым коллектором к индикационным элементам. Блок 3 сравнения реализован на микросхемах серии 133, 136.

Блок 4 индикации представляет собой набор отдельных индикаторных элементов (лампы CHM-6, ЗВ), которые подсвечивают специальные трафареты .номеров вопросов, номеров действий, кодов эталонных ответов, верности сделанного действия и ответа в окончательном виде.

v

40

Ограничитель 5 неверных ответов состоит из реверсивного счетчика с последовательным переносом, работающего в режиме вычитания, элемента И и переключателя для установки числа неверных ответов, ограничивающих число попыток. Установкой переключателя в счетчик параллельным кодом вносится число, а сигнал

"Нет" из блока 3 сравнения поступает на счетный вход счетчика и вычитает из установленного числа единицу. При установке счетчика в нулевое состояние вырабатывается сигнал "Нет" на выходе элемента И, на входы которого заведены инверсные выходы каждого разряда счетчика.

Ограничитель 5 неверных ответов реализован на микросхемах серии 133, 136.

Блок 6 оценки (фиг. 3} содержит сумматор 17, предназначенный для на.— копления суммы баллов rio ходу ответов на вопросы; сумматор 17 выполнен на микросхемах серии 133, 136; регистр 18, предназначенный для промежуточного хранения эталонного количества вопросов в билете; ре-, гистр 18 выполнен .на микросхемах се рии 136, 133 ; дешифратор 19, состоящий из элементов И 20 (микросхемы серии 136); элементы ИЛИ 21, выполненные с открытым коллектором и подключенные к элементам 22 индика ции оценки, выполненным на лампах

СНМ-6,3В.

Блок 7 определения полноты ответов (фиг. 4) содержит элемент ИЛИ

23, регистр 24, предназначенный для промежуточного хранения эталонного числа действия, регистр 24 выполнен на микросхемах серии 136, 133, счетчик 25, предназначенный для подсчета числа сделанных действий; узел 26 сравнения, предназначенный для поразрядного сравнения числа сделанных действий в решении с эталонным числом действий в решении, узел 26 выполнен на элементах И, ИЛИ серии 136; счетчик 27, предназначенный для подсчета числа верных действий в решении; счетчики

25 и 27 выполнены на микросхемах серии 136; дешифратор 28, предназначенный для определения полноты ответа; дешифратор 28 выполнен на элементах И, выходы которых определенным образом сгруппированы на элементах ИЛИ, стробируемых управляющим сигналом с выхода узла 26. Дешифратор 28 выполнен на микросхемах серии 133, 136.

Устройство работает следующим образом. .Перед началом работы устройство устанавливается в исходное состояние сигналом, вырабатываемым при включении питания (схема выработки сигнала на фиг. 1 не показана). УЧащемуся выдается билет, на котором написаны вопросы (в том числе и условия задачи). Вид контрольного билета показан на фиг. 5. Билет имеет номер в виде расположенных в определенной последовательности отверстий. Основное поле билета состоит из поля вопросов и поля ответов и имеет ряд отверстий с надписями номеров вопросов, операций и операндов. Учащийся накладывает билет на наборное поле блока 1 так, чтобы отверстия основного поля билета совпадали с контактами наборного поля.

Номер билета считывается в блоке 1 фотоприемником 9 узла 8, заносится в регистр 16 и является начальным адресом массива в блоке 2 памяти.

В массиве в определенном порядке хранятся число вопросов в билете, эталонные ответы и эталонное число действий в каждом решении. Учащийся может отвечать на вопросы билета в любой последовательности, но перед . ответом он воздействует щупом 12 на контакт наборного поля того вопроса, на который будет отвечать.

Контакты вопросов наборного поля выполнены таким образом, что отвечая на один билет, можно только один раз воздействовать на контакт, т.е. исключена воэможность умышленного формирования оценки путем ответа на один и тот же известный учащемуся вопрос билета. С выхода генератора

15 сигнал сопровождения поступает

1005153 на шифратор 13 через тот вход, на который поступает потенциал от контакта 11 наборного поля 10. Код контакта с .выхода шифратора 13 поступает в регистр 16 и является Йачальным адресом зоны в заданном массиве. По указанному адресу из блока 2 код эталонного ответа поступает на первый вход блока 3 и заносится в регистр эталонных ответов, эталонное число действий в решении 10 поступает в регистр 24 блока 7, а число вопросов в билете поступает.в, регистр 18 блока 6.

Учащийся формирует ответ, воздействуя на контакты 11 операций и операндов наборного поля 10 блока 1, и по сигналу ввода код ответа через шифратор 14 поступает на второй вход блока 3 ° Номер вопроса из блока 1 поступает в блок 4 и индицируется.

Если код ответа соответствует эталонному, то сигнал "Да" из блока 3 поступает в блок 7, занося единицу„ в счетчик 27 и через элемент

ИЛИ 23 в счетчик 25. Информация о номере действия с выхода счетчика 25 поступает в блок 4 и индицируется.

Содержимое счетчика 27 (число верных действий) поступает на первый вход дешифратора 28, на второй вход которого поступает информация из регистра 24 (эталонное число действий в, решении). Если это вопрос, ответ на который должен формироваться одним действием, т.е. ответ в окончатель- . ном виде, то в регистре 24 была записана единица и, следовательно, содержимое счетчика 25 сравнивается в узле 26 с содержимым регистра 24, в результате чего на выходе узла 26 формируется сигнал, разрешающий вы- 40 дачу результата из дешифратора 28 в блок 6.

Дешифратор 28 построен таким обра, зом, что в зависимости от соотноше- 4 ния числа верных действий к эталонному числу действий в решении, т.е. от степени полноты ответа, вырабатывается сигнал на том или ином выходе дешифратора. Результат оценки степени полноты ответа в виде кода, сформированного дешифратором 28, поступает в сумматор 17 блока 6. Сигнал с выхода узла 26 поступает также на входы счетчиков 25 и 27 и регистра 24, устанавливая их в исходное состояние.

Если ответ, вводимый учащимся; ,не соответствует эталонному, то сигнал "Нет" из блока 3 поступает в блок 4 и индицируется. 60

Одновременно сигнал "Нет" поступает из блока 3 в ограничитель 5, где происходит вычитание единицы из содержимого счетчика попыток.

Первоначально в счетчике ограничи- 65 теля 5 с помощью переключателя установлено число разрешенных попыток ответа. Учащийся повторяет попытку ответа до тех пор, пока содержимое счетчика попыток в ограничителе

5 не станет равным О, при этом на его выходе возникает сигнал, поступающий в блок 7 через элемент ИЛИ

23 на вход счетчика 25. Если это вопрос, ответ на который должен формироваться одним действием, то в регистре 24 была записана единица и, следовательно, содержимое счетчика 25 сравнивается в узле 26 с содержимым регистра 24. В результате этого на выходе узла 26 формируется сигнал, разрешающий выдачу результата из дешифратора 28 в сумматор 17 блока 6.

Сигнал с выхода узла 26 поступает также на входы счетчиков 25 и 27 и регистра 24, устанавливая их в исходное состояние.

Если учащийся, не зная ответа, обращается за консультацией, то код эталонного ответа из регистра эта-! лонного ответа блока 3 поступает в блок 4 и индицируется, а счетчик попыток в блоке 5 ограничения неверных ответов устанавливается в нулевое состояние, и сигнал "Нет" с выхода блока 5 поступает в блок 7 через элемент ИЛИ 23 в счетчик 25, т.е. обращение за консультацией расценивается как неверный ответ.

Если ответ должен формироваться не одним действием, то в регистре

24 блока 7 записывается эталонное число действий в решении. Учащийся формирует ответы по каждому действию при этом в счетчике 27 подсчитывается число верных действий в решении, а в счетчике 25 общее число сделанных действий в решении. Когда все действия выполнены, т.е. со держимое счетчика 25. сравнится с содержимым регистра 24 и на выходе узла 26 появится сигнал, разрешающий выдачу информации из дешифратора 28, то на выходе дешифратора 28 появится код, зависящий от соотношения числа верно выполненных действий и эталонного числа действий в решении, т.е. от степени полноты ответа. Этот код поступает в сумматор 17 блока 6.

Если, отвечая на такой вопрос, учащийся не знает, как выполнить очередное действие, то он формирует сигнал "Не знаю", который разрешает выдачу информации,из дешифратора

28 в блок 6. И в зависимости от того, какую часть действий при ответе учащийся выполнил верно, т.е. насколько полно он ответил, на выходе дешифратора 28 появится соответствующий код, поступающий в сумматор

17 блока 6.

100Ы83

При переходе от одного вопроса билета к другому блок 3 сравнения, ограничитель 5 неверных ответов и блок 7 определения полноты ответов устанавливаются в исходное состоя.ние.

В процессе ответа, на вопросы билета в сумматоре 17 блока 6 накапливается некоторая величина, зависящая от степени полноты ответа по каждому вопросу. Информация с вы- 10 хода сумматора 17 поступает на одни входы элементов И 20 дешифратора

19, на другие входы элементов И 20 поступает эталонное число вопросов в билете из регистра 18. В зависи- 5 мости от соотношения этих величин, на выходе элементов ИЛИ 21 возникает сигнал, соответствующий той или иной оценке..

После ответа на все вопросы биле- 20 та (на все известные учащемуся вопросы билета) учащийся формирует сигнал "Оценка", по которому сигнал с выхода дешифратора 19 в блоке б поступает через элементы ИЛИ 21 на эле- 5 менты 22 индикации этого же блока и таким образом оценка предъявляется учащемуся.

Устройство. устанавливается в исходное состояние либо сигналом "Сброс", либо при переходе к следующему билету.

Схемы формирования управляющих сигналбв "Сброс", Ввод", "Консультация", "Не знаю" и "Оценка" не пока-35 заны.

В известных устройствах не предусмотрена возможность контроля хода решения и оценки степени полноты ответа. Например, если учащемуся 4Q предложена контрольная задача для решения которой он должен выполнить ряд действий, то базовое устройст во может проконтролировать правильный ли ответ на задачу ввел учащий- 45 ся, в этом случае на перфоленту на- носится код ответа на задачу. Если на перфоленту нанести коды ответов по каждому действию, что эквивалент. но посимвольному введению ответов, то устройство обнаружит ошибку, сделанную учащимся в каком-то действии, но не проанализирует в каком именно действии сделана ошибка, а все решение задачи воспримется устройством как ошибочное. Контроль знаний учащегося по билету, состоящему, например, из трех вопросов и двух многодейственных задач на базовом устройстве выглядел бы так. Если учащийся не ответил на один из трех 60 вопросов и допустил ошибку в одном из действий задачи, то базовое устройство оценило бы это, как неверные ответы по двум вопросам, не учитывая того, что учащийся, решая за- 65 дачу, допустил ошибку только в одном действии задачи, но рассуждения по задаче его в целом были правильными

Предлагаемое устройство позволяет проконтролировать ход решения, оценить полноту ответа по каждому вопросу, точно определить незнание какого именно раздела изучаемого курса приводит k неверному ответу и сформулировать оценку в точном соответствии с правильностью и полнотой ответов учащегося.

Предлагаемое устройство обладает более высокими дидактическими возможностями также и.потому, что при незнании, как выполнить какое-то очередное действие, учащийся может обратиться за консультацией и ему предъявится эталонный ответ по этому действию. При этом устройство зафиксирует обращение учащегося за консультацией, что снизит его оценку. Однако учащийся, получив консультацию, имеет возможность продолжить ответ и придти к правильному в целом ответу.

Кроме того, наличие перфоленты для програмчы контроля (обучения) в базовом объекте не позволяет педагогу оперативно вмешиваться в процесс контроля (обучения), а в предлагаемом устройстве педагог: может оперативно поменять условия задачи, выдав другой билет или изменив содержание блока памяти, и это позволяет дифференцированно подходить в определению знаний для различного контингента учащихся, что очень важно с педагогической точки зрения.

Предлагаемое устройство позволяет учащемуся выбирать произвольный порядок ответов на вопросы, в базовом же устройстве порядок строго определен жесткой программой, набитой на перфоленте. Это также свидетельствует о более широких дидактических воэможностях устройства.

Предлагаемое устройство проще по конструкции, в нем отсутствуют громоздкие и дорогостоящие элементы, что обеспечивает его высокую доступность.

Наличие простых унифицированных элементов позволяет упростить технологию изготовления и удешевляет себестоимость устройства при серийном производстве.

Формула изобретения

1. Устройство для обучения и контроля знаний по авт. св. Р 430431, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,. с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него

12

11

1005153 введен блок определения полноты ответа, причем входы блоков вывода информации и оценки .соединены с вы.ходами блока сравнения и ограничителя..неверных ответов через блок определения полноты ответа. 5

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в нем блок определения полноты ответа содержит регистр и последовательно включенные элемент ИЛИ, первый счет- 10 чик, узел сравнения, второй счетчик и дешифратор, второй и третий вхо-. ды которого соединены соответственно с выходом узла сравнения и выходом регистра, подключенным ко вто- 15 рому входу узла сравнения, выход которого соединен со вторым входом первого счетчика и первым входом регистра, вход элемента ИЛИ, второй вход второго счетчика и второй вход регистра являются входом блока, выходы, первого счетчика и дешифратора являются выходом блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 732971, кл. G 09 В 7/02, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9 430431, кл. G 09 В 7/02, 1972 (прототип).

);)(в . Г.

& dW ВХ Ь&г

1005153

ЮРПЯ

Составитель A. Карлов

Редактор Т. Веселова Техред Л.Пекарь КорректорС,Шекмар

:Заказ 1908/69 Тираж .486 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "ПатентГ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4