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Die Erfindung betrifft eine audiovisuelle Lehreinrichtung mit getrennt angetriebenen bandförmigen Bild- und Tonträgern, deren Antriebe durch von Steuerspuren auf diesen Trägern abgenommenen Signalen elektronisch verkoppelt sind und die es ermöglicht, einem Schüler einen Lehrstoff optisch und akustisch in einem vom
Schüler bestimmten Tempo anzubieten, den erlernten Stoff durch Fragen zu überprüfen und auf Grund der
Auswahl- oder Konstruktiv-Antworten des Schülers eine entsprechende Steuerung des Programms durchzuführen (verzweigtes Programm).
Die bereits bekannten audiovisuellen Lehreinrichtungen verwenden in den meisten Fällen getrennte Bild- und Tonträger, deren Gleichlauf nach dem Einlegen vom Schüler eingestellt und kontrolliert werden muss. Beim
Betrieb der meisten Maschinen kann es bei schlechtem Bandkontakt vorkommen, dass Bilder übersprungen oder doppelt projiziert werden, wodurch der synchrone Gleichlauf verlorengeht. Bei Bandschnellauf war es schwierig, die Synchronisation von Bild- und Tonträger aufrechtzuerhalten. Mit den bisherigen Maschinen war es nur möglich, Auswahl-Antworten zu verarbeiten.
Um die Mängel der bekannten audiovisuellen Lehreinrichtungen zu beseitigen, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die Steuerspur auf dem Tonband abwechselnd verschiedenartige Signale vermittelt, deren jedes der Fortschaltung des Bildträgers um eine Einheit dient, wobei die Steuereinrichtung von jedem dieser
Signale für den Empfang des nächstfolgenden empfindlich gemacht wird. Die dabei erzielte Wirkung ist ähnlich der Wirkung zweier im Eingriff befindlicher Zahnräder, weshalb diese Methode als elektronische Verzahnung bezeichnet werden soll.
Die beim Schenllauf auftretenden Gleichlaufschwierigkeiten werden durch definierte Band- geschwindigkeiten des Tonträgers vermieden, wobei die Steuereinrichtung den entsprechend geänderten
Signaleigenschaften angepasst wird, so dass bei allen Antriebsarten die synchrone Bewegung von Ton- und
Bildträger gewährleistet ist.
Der synchrone Start der beiden Träger wird durch auf ihnen angeordnete Startmarken gewährleistet, bis zu deren Funktionslage die beiden Antriebe unabhängig voneinander arbeiten und dann das entsprechende Band stillsetzen. Beim Rückspulen ist die Steuereinrichtung für die Startmarken unempfindlich.
Für die Anwendung der Lehreinrichtung auch für konstruktive Antworten wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die vom Schüler gefundene konstruktive Antwort auf einem jeweils dafür vorgesehenen
Papierfeld festgehalten wird und der Schüler sodann nach freigegebener richtiger Antwort die Beurteilung selbst durch Drücken einer von mehreren Tasten vorzunehmen hat und dass eine Markiereinrichtung vorgesehen ist, die bei Drücken einer der Beurteilungstasten das Papierfeld entsprechend markiert, so dass eine nachträgliche
Kontrolle der vom Schüler selbst vorgenommenen Beurteilung möglich ist.
Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt. Zum leichteren Verständnis sind alle
Schaltungen in Relaistechnik ausgelegt, jedoch können die gleichen Schaltungen mit digitalen elektronischen
Bauteilen ausgeführt werden.
Das Tonband--l--enthält vier Spuren (Fig. l) : Auf der Spur--3--ist der Lehrtext, auf der Spur --4-- sind die Steuerimpulse aufgezeichnet. Die beiden Spuren--5--dienen als aktive Spuren für eventuelle
Verwendung als Sprachlabor.
Der Film --2-- enthält Einzel- oder Laufbilder und am Bildrand einen Code--6--. Dieser Code wird mit dem Bild mitprojiziert und steuert die Photozellen--16-- (Fig. 4). Diese Art der Steuerung wird für die Antwort-Steuerung und verschiedene Steuervorgänge, z. B. Synchronstart, rascher Vor- und Rücklauf usw. benötigt.
Die einzelnen Filmbilder werden von der Steuerspur--4--gesteuert. Sie enthält Tonfrequenzimpulse von 400 und 900 Hz mit etwa 2 sec Impulsdauer. Durch die lange Impulsdauer ist es möglich, selbst bei raschem Bandlauf und ungünstiger Bandandrückung noch eine sichere Impulswiedergabe zu erreichen.
Für den Filmtransport um eine Bildeinheit ist eine Umdrehung des Filmmotors --6-- (Fig. 2) erforderlich. Bei kurzzeitigem Schliessen eines der Kontakte--ul--oder--gl--erhält der Motor--6-- Strom. Durch die mit ihm verbundene Nocke--7--wird der Kontakt--8--geschlossen und die Drehbewegung für eine Umdrehung der Nockenwelle aufrechterhalten. über die Steuerspur--4--erhält der Kopfverstärker--9--abwechselnd 400 und 900 Hz-Impulse. Sie werden in den beiden selektiven Verstärkern --10-- in eine Gleichspannung umgewandelt.
In der gezeichneten Stellung ist nur das Relais--U-- (ungeradzahlige Bilder) empfindlich, das Relais--G--ist durch den Kontakt--f--unterbrochen. Kommt nun ein 400 Hz-Impuls, dann spricht--U--an. Über--ui--wird das Filmsteuerrelais--F--stromführend und hält sich über--fg--selbst. Über--fi--wird das U-Relais abgeschaltet und über--f--das G-ReIais (geradzahlige Bilder) empfindlich.
Selbst bei flatterndem Bandkontakt kann--U--nicht ein zweites Mal ansprechen, die Einrichtung ist jetzt nur für 900 Hz empfindlich. Ein nachfolgender 900 Hz-Impuls öffnet--g2--,--F--fällt ab und --U-- ist wieder empfindlich. Dadurch ist die Einrichtung nach einem Impuls bestimmter Frequenz nur für den Impuls der jeweiligen andern Frequenz empfangsbereit.
Diese Methode arbeitet sowohl bei Bandvorlauf als auch bei Bandrücklau± Wählt man für den Schnelltransport des Bandes eine definierte Geschwindigkeit, z. B. die vierfache normale Bandgeschwindigkeit,
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dann kann durch geeignete selektive Kreise (1600 und 3600 Hz) auch hier die Filmsteuerung einwandfrei und sicher arbeiten.
Da bei dieser Methode die Impulse wie die Zähne eines Zahnrades den Filmantrieb mit dem Tonantrieb verkoppeln, wurde sie als elektronische Verzahnung bezeichnet.
Die Tonsteuerung (Fig. 3) erfolgt über die Starttaste Durch Drücken dieser Taste spricht das
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Der Kontakt--il--unterbricht die Selbsthaltung von-S--, die Anpressrolle fällt ab und das Band bleibt stehen. über den Kontakt --S2 -- wird dem Schüler durch ein Lämpchen in der Taste signalisiert, dass er neuerlich drücken kann.
Die gleiche Funktion hat das Drücken der Wiederholungstaste. Das W-Relais spricht an und hält sich über --w3--. Über --w4-- und das S-Relais spricht die Anpressrolle an. Weitere w-Kontakte polen den Film-Motor (--il und W2--) und (hier nicht gezeichnet) die Tonmotoren um. Das Band läuft zurück, bis ein Steuerimpuls von 2400 Hz (oder 9600 Hz) das I-Relais ansprechen lässt.
Die Relaiskontakte--sti und st--kommen aus der Antwortsteuerung (siehe Fig. 4). Der Kontakt --x-- stellt symbolisch eine Reihenfolge von Kontakten dar, die bei verschiedenen Maschinenfunktionen (Laufen zu den Startmarken, Rückspulen usw. ) die Starttaste und das Bereitschaftslämpchen ausser Betrieb setzen.
Der Kontakt--y--kommt von der (hier nicht gezeichneten) Impuls-Verzögerungs-Schaltung. Bei Drücken der Starttaste öffnet--y--für die Dauer von etwa 3 sec, um zu verhindern, dass der auf dem Band befindliche Stopimpuls des vorhergehenden Bandstops wirksam wird. Erst nach 3 sec ist die STOP-Einrichtung empfindlich.
Die Steuerung der Antworten zeigt Fig. 4. Hat der Programmierer eine Auswahlantwort vorgesehen, dann codiert er das Fragebild mit dem Code--13-- (OLLL). Dadurch wird über die Photozellen --16-- und die Photozellenverstärker --17-- die Decodermatrix --18-- angesteuert und gibt am Ausgang--13--dem FA-Relais (Frage-Auswahl) Spannung. --fa2-- schaltet die 5 Lämpchen in den Tasten-A-bis-E-ein. Der Schüler weiss nun, welche Tasten er zu drücken hat.
Auf dem Bildschirm erscheinen ihm eine Frage und gleichzeitig fünf dazugehörige Antworten--A bis E--. Eine davon ist richtig, 4 sind falsch. Der Schüler drückt nun die seiner Meinung richtige Taste--A--bis --E--, z. B. die Taste-C-.
Dadurch spricht das Relais --QC-- an. Es hält sich über --qc1-- selbst. Über --qc3-- spricht das Steuerrelais--ST--an. Es startet über --st1-- das Relais --S-- der Tonsteuerung (Fig. 3) an. Dadurch beginnt das Tonband durch die angedrückte Anpressrolle zu laufen. Der Kontakt--st3-- (Fig. 4) verhindert ein weiteres Drücken der Tasten.
Da auch--st2--geöffnet hat, läuft das Band über alle Stopimpulse hinweg, weil das I-Relais nicht ansprechen kann.
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Selbsthaltung von--QC--. Dadurch fällt neben --QC-- über den Kontakt--qca--auch das ST-Relais ab. Der Kontakt--st2-- (Fig. 3) schaltet wieder das I-Relais an und das Band bleibt beim nächsten Stopimpuls stehen. über eine (hier nicht gezeichnete) Einrichtung wird bei diesem Vorgang auf Schnellauf geschaltet, der Textverstärker unterbrochen und auch die Bildfläche-mit Ausnahme der Photozellen-abgedeckt.
Drückt der Schüler nun wieder die Starttaste, dann erscheint ihm in Wort und Bild die seiner Antwort entsprechende Rückantwort der Maschine.
Ausser der Auswahlantwort kann der Programmierer auch eine konstruktive Antwort vorsehen. Bei dieser Antwort muss der Schüler seinen Antworttext selbst frei formulieren und nach Erscheinen der richtigen Antwort auch selbst beurteilen. Zur Kontrolle der Ehrlichkeit des Schülers ist dabei eine eigene Kontrolleinrichtung vorgesehen.
Am Bildschirm erscheint zunächst eine Frage. Der Schüler schreibt sodann seine Antwort auf einen Papierbogen, den er zu Beginn des Programmes in die Maschine eingeführt hat (Fig. 5). Dieser Bogen dient auch zur Anfertigung von Mitschriften gemäss allfälliger Anordnung der Maschine.
Nach weiterem Drücken der Starttaste erscheint am Bildschirm die richtige Antwort. Hiebei wird in der Maschine folgender weiterer Vorgang ausgelöst : Durch den Code--12-- (konstruktive Antwort) erscheint am
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Matrixausgang--12--Spannung und das FK-Relais (Frage konstruktiv) zieht an, der Kontakt --fk1-- schaltet dabei auch das FA-Relais ein. Die Kontakte--fk--schalten die unteren Tasten und--fks--die unteren Lämpchen ein. Der Schüler weiss nun, welche Tastenreihe er zu drücken hat.
Um zu verhindern, dass der Schüler bei Erscheinen der richtigen Antwort seine niedergeschriebene Antwort nachträglich korrigiert, setzte der Programmierer bereits auf den Bildrand des Fragebildes das Codezeichen - -14-- (Papierautomatik). Dadurch war während der Zeit des Fragebildes das PA-Relais (Papierautomatik) angezogen. Da es abfallverzögert ist, fällt es nach Drücken der Starttaste erst verzögert ab.
Dadurch sind die Kontakte --pa 1 und S4--kurzzeitig gleichzeitig geschlossen und geben einen Impuls an die (nicht gezeichnete) Papierautomatik. über diese wird im Zeitpunkt des Erscheinens der richtigen Antwort der Papierbogen um eine Einheit (etwa 20 mm) weitertransportiert, so dass die niedergeschriebene Antwort unter einem Plexiglasstreifen zu liegen kommt und nicht mehr korrigiert werden kann (Fig. 4).
Als Schreibpapier können normale DIN A4-Bogen verwendet werden, die in die Transportwalzen der Maschine eingeführt, durch Drücken einer Papiertaste in die Maschine gezogen werden. Der Papiertransport erfolgt bei Anfertigung der Mitschrift oder der Zeichnungen von Hand aus über die Papiertaste. Nur bei der konstruktiven Antwort erfolgt der Transport automatisch.
Vor dem Schüler befindet sich nun am Bildschirm die richtige Antwort, seine niedergeschriebene Antwort liegt unter der Plexiglasabdeckung, die Tasten--R, F und WN-- (Richtig, Falsch, Weissnicht) sind beleuchtet.
Im Gegensatz zur Auswahlantwort muss der Schüler selbst entscheiden, ob seine, unter der Abdeckung befindliche, Antwort richtig oder falsch war. Er drückt dann auf Grund des Vergleiches mit dem Bildschirm eine der Tasten Richtig, Falsch, oder wenn er überhaupt keine Antwort gewusst hat, die Taste Weissnicht.
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Das Tonband wird gestartet und durch den entsprechenden Code--l, 3 oder 5-wieder gestopt. Hier erfolgt die entsprechende Rückäusserung der Maschine.
Da es dem Schüler selbst überlassen bleibt, welche Taste er drückt, könnte er schwindeln. Das heisst, er könnte z. B. bei sichtlich falscher eigener Antwort die Taste Richtig drücken, um auf diese Weise rascher im Programm weiterzukommen. Für eine nachträgliche Kontrolle der Ehrlichkeit des Schülers ist eine besondere Markier-Einrichtung vorgesehen (Fig. 5).
Mit dem Drücken einer der drei Tasten--R, F oder WN--wird über den geschlossenen Kontakt --fk4-- (schliesst bereits bei Erscheinen des Richtig-Antwort-Bildes über Code--12--) und den bei Drücken der Taste ausgelösten Kontakt--sts-- der Stromkreis zur Druckeinheit --19-- (Fig. S) geschlossen und diese gestartet. Sie enthält drei Fallstempel--20--, die durch den Druckmotor gleichzeitig zum Abfallen gebracht werden, von denen jedoch jeweils zwei durch die Kulisse--22--am Fallen gehindert werden.
Bei stromlosen Zugmagneten--21--würde der Stempel--F--abfallen und das Zeichen--F-- (Falsch) auf das Papier, neben die niedergeschriebene Antwort, drücken. Löst hingegen der Schüler die Tasten --R oder WN--aus, dann wird zusätzlich über die Kontakte--qat oder qe4--einer der beiden Zugmagneten --21-- stromflihrend und zieht die Kulisse--22--in die linke (R) oder rechte (WN) Richtung. Dadurch wird der jeweils der Antwort entsprechende Stempel auf das Papier gedrückt, während die übrigen am Abfallen gehindert werden.
So ist es nachträglich möglich, auf Grund des Stempels zu kontrollieren, ob der Schüler seine Antwort ehrlich beurteilt hat.
Nach der Rückäusserung der Maschine, die entweder nur aus einer Erfolgsbestätigung, aus einer neuerlichen Erklärung oder aber auch aus einer Erklärung mit Stellen einer weiteren Frage oder Wiederholung des Programmschrittes bestehen kann, ist die Maschine für den nächsten Programmschritt startbereit.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Audiovisuelle Lehreinrichtung mit getrennt angetriebenen bandförmigen Bild- und Tonträgern, deren Antriebe durch von Steuerspuren auf diesen Trägern abgenommenen Signalen elektronisch verkoppelt sind,
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Signale vermittelt, deren jedes der Fortschaltung des Bildträgers um eine Einheit dient, wobei die Steuereinrichtung von jedem dieser Signale für den Empfang des nächstfolgenden empfindlich gemacht wird.
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