DE1472314C3 - Lehrgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebene Art eines Lehrgerätes.

Pädagogen vertreten die Ansicht, daß die Fähigkeit des Lernenden, einen beliebigen Stoff zu lernen, nicht nur von seiner Intelligenz abhängt, sondern auch von der Reihenfolge und der Methode der Darbietung des Stoffes. Ein besonders wichtiger Faktor, der beachtet werden muß, ist, daß der Stoff so dargeboten werden sollte, daß er nicht ermüdend wirkt, denn andernfalls würde der Lernende nur sehr wenig von dem Stoff in Erinnerung behalten.

Nachteilig bei den meisten der bekannten Lehrvorrichtungen ist, daß sie ein und dieselbe Lehrmethode durch den gesamten zu verarbeitenden Stoff hindurch immer wiederholen. Der Lernende wird dieser Lehrmethode bald müde, und die Lehrvorrichtung verliert bald ihre Nützlichkeit

Es ist aber auch ein Lehrgerät bekannt (IRE Transactions on Education 1961, Seiten 157 bis 161), das einen Leuchtschirm aufweist auf dem sowohl die in Dias gespeicherten Fragen als auch die Antworten des Lernenden, die durch eine Tastatur in einen Computer eingebbar sind, erscheinen. Der Computer entscheidet in Abhängigkeit von der Richtigkeit der gegebenen Antwort welches Dia als nächstes auf den Leuchtschirm projiziert wird. Bei diesem Lehrgerät ist die Art der Antworteingabe mittels einer Tastatur umständlich und auf die Verwendung von Buchstaben bzw. Symbolen begrenzt Es ist somit nicht möglich, die Antwort in graphischer Form einzugeben.

Es ist die Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung, für ein Lehrgerät die Antworteingabe vielseitiger als bei den bekannten Geräten zu gestalten.

Bei einem nach der Erfindung aufgebauten Lehrgerät gibt der Lernende Antwort durch Aufsetzen eines lichtempfindlichen Taststabes auf der Antwort entsprechenden Stellen des Bildschirmes oder durch Folgen des Umrisses einer auf dem Bildschirm abgebildeten

is bestimmten Zeichnung mittels dieses Taststabes, wobei die Koordinaten des Aufsetzpunktes bzw. der Umrißpunkte selbsttätig festgestellt werden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles eines Lehrgerätes erläutert

Das Lehrgerät besitzt ein Gehäuse 10 mit einem darauf befestigten Glasbildschirm 11. Bilder werden auf die Rückseite des Bildschirmes 11 projiziert Der Lernenende antwortet auf projizierte Bilder, indem er

2s einen mit der Hand festgehaltenen Taststab 12 gegen die Oberfläche des Bildschirmes U drückt Ein Abtastmechanismus findet die rechtwinkligen Koordinaten der Position vom Taststab 12 und überträgt dieselben auf ein nicht gezeigtes zentrales Datenverarbeitungsgerät Das projizierte Bild kann den Lernenden unterweisen, daß er den Taststab 12 neben die von ihm gewählte Antwort auf eine Frage mit mehreren Antwortmöglichkeiten bringen soll, oder daß er den Stab auf den Punkt legen soll, den er für den richtigen geographischen Punkt auf dem Bild hält oder daß er den Umrissen einer bestimmten Zeichnung folgen soll usw.

Der Speicherbehälter 15 nimmt 64 Mikrofilm-Diapositivstreifen 20 in zwei übereinander angeordneten Lagen von je 32 Diapositiven auf. Jeder der Mikrofilm-Diapositivstreifen, im folgenden kurz als Diastreifen bezeichnet wird einzeln in einer verikalen Ebene in einer Rille in der Innenfläche des Behälters 15 festgehalten. Wie im folgenden noch ausführlicher, erläutert ist der Speicherbehälter 15 horizontal mittels eines pneumatischen Binäraddierwerkes verschiebbar, das einzelne pneumatische Addierstufen 25, 26 und 27 und den pneumatischen Arbeitszylinder 28 aufweist Jede dieser Addierstufen 25, 26, 27 kann aus einer beliebigen Konstruktion mit zwei Kolben und einer Trennwand dazwischen bestehen. Ein Kolben der Addierstufe 25 ist mit der Stange 30 verbunden und ist innerhalb des Zylinders der Addierstufe 25 um den Hub beweglich, der dem Teilungsabstand zwischen zwei

S3 nebeneinanderliegenden Diastreifen entspricht Diese Entfernung wird als binäre Entfernung Eins bezeichnet Der zweite Kolben in der Addierstufe 25 ist mit der Stange 31 verbunden und ist um die binäre Entfernung Zwei beweglich. Der Kolben der Addierstufe 26, der mit der Stange 31 verbunden ist ist um eine Entfernung beweglich, die einer binären Vier entspricht Der andere Kolben in der Addierstufe 26, der mit der Stange 32 verbunden ist ist um eine Entfernung beweglich, die acht Binäreinheiten entspricht Die Addierstufe 27 kann von jeder beliebigen Konstruktion sein, bei der nur ein einziger Kolben vorhanden ist der mit der Stange 32 verbunden ist und um eine Entfernung beweglich ist die 16 binären Einheiten gleichkommt Die Stange 33 ist fest

mit dem Gehäuse der Addierstufe 27 verbunden. Auf diese Weise können die Addierstufen sich um eine Gesamtentfernung von 31 Binäreinheiten bewegen, um jeden beliebigen der 32 Diastreifen auszuwählen.

Mehrere elektrisch betätigbare, nicht gezeigte Ventile sind vorgesehen, um selektiv Druckluft von einer nicht gezeigten Pumpe zu ausgewählten Teilen des pneumatischen Addierwerkes zu liefern oder um dieselben zu evakuieren.

Eine Rückstellfeder und ein Bremsmechanismus hält den Speicherbehälter 15 in vorher bestimmten horizontalen Stellungen. Zum Verschieben des Speicherbehälters in eine der 32 binären Position wird eine Bremse gelöst, wird entsprechenden Teilen des Addierwerkes 25, 26 und 27 Druckluft zugeführt, um die erwünschte binäre Größe zu erhalten und erhält der Arbeitszylinder 28 Druckluft, wodurch der Speicherbehälter 15 soweit horizontal verschoben wird, bis er von den Addierstufen 25, 26 und 27 an der erwünschten binären Position gestoppt wird. Die genannte Bremse (nicht gezeigt) wird darauf betätigt, um den Speicherbehälter 15 in der richtigen Position festzuhalten, und der Arbeitszylinder 28 wird evakuiert

Der pneumatische Arbeitszylinder 35 dient der vertikalen Einstellung des Speicherbehälters 15, so daß entweder die obere oder die untere Lage von Diastreifen in der richtigen Position ist

Das binäre Kolbenaddierwerk 42, 43 ist mit dem Befestigungsband 50 verbunden. Die' Führung 55 hält das Band 50 ausgerichtet so daß es in Längsrichtung ähnlich wie ein Bowdenzug bewegt werden kann. Der Befestigungsmechanismus 60 ist am Ende des Bandes 50 angebracht Dieser Befestigungsmechanismus kann von jeder passenden Konstruktion sein, die wahlweise die Diastreifen 20 mit dem Band 50 verbindet

Jeder der Diastreifen weist fünf einzelne Dias auf, die in gleichen Abständen über die Länge des Streifens verteilt sind. Das pneumatische Kolbenaddierwerk 42, 43 ist dem pneumatischen Addierwerk 25, 26 und 27 ähnlich und ist so angeordnet daß dadurch der Befestigungsmechanismus 60 in die Diastreifen 20 eingreifen und den ausgewählten Streifen aus dem Speicherbehälter 15 in eine gewünschte Längsposition ziehen kann, so daß ein vorbestimmtes der fünf Dias zur Projektion ausgerichtet ist

Der Kolben der Stufe 43 des binären Kolbenaddierwerkes 42,43 kann sich über eine Entfernung bewegen,. die dem Teilungsbestand zwischen zwei nebeneinanderliegenden Dias oder einer binären Einheit gleichkommt. Dieser Kolben ist mit der Stange 66 und mit dem Kolben in der Stufe 42 verbunden.

Letzterer Kolben kann sich über eine Entfernung bewegen, der zwei binären Einheiten oder zwei Teilungsabständen entspricht Der andere Kolben in der Addierstufe 42 ist mit dem Band 50 verbunden und bewegt sich über eine Entfernung von vier binären Einheiten. Auf diese Weise kann das Band 50 um eine Entfernung bewegt werden, die sieben Teilungsabständen gleichkommt Dadurch kann jedes der fünf einzelnen Dias der Diastreifen 20 in die Projektionslage gebracht werden, und es ist eine zusätzliche Weiterbewegung für den Befestigungsmechanismus 60 um zwei binäre Einheiten möglich, um die in dem Speicherbehälter 15 befindlichen Diastreifen ergreifen zu können.

Das Projektionssystem, das dem jedes bekannten 35-mm-Dia-Projektors ähnlich ist umfaßt die Lichtquelle 80, die Sammellinse 81, das Objektiv 82 und eine Reihe von Spiegeln 83, 84, 85 und 86. Die Linse 81 sammelt Licht von der Punktquelle 80, um eine gleichmäßige Beleuchtung des ausgewählten Dias auf dem Diastreifen 20 zu erzeugen. Das Objektiv 82 projiziert und bündelt das Licht vom erleuchteten Dia zum Spiegel 83, wo das Licht zuerst vom Spiegel 83, dann von den Spiegeln 84 und 85 und 86 auf den Bildschirm 11 abgelenkt wird. Das Linsensystem 82 wird so eingestellt daß ein scharfes Bild von dem ausgewählten Dia auf dem Bildschirm 11 erscheint

ίο Der Lernende beantwortet das projizierte Bild, indem er den Taststab 12 auf dem Bildschirm an einem bestimmten Punkt aufsetzt Die rechtwinkligen Koordinaten dieses Punktes werden ermittelt durch einen Abtastapparat Der Taststab 12 enthält ein lichtemp-

i$ findliches Element, das in Betrieb tritt wenn der

Taststab 12 gegen den Bildschirm 11 gedrückt wird, und

das jedes Licht entdeckt das auf den Bildschirm-11 tritt und wesentlich heller ist als das des projizierten Bildes.

Der Abtastapparat enthält die Lampe 90, die eine

Lichtlinie produziert sowie die Fokussierungslinse 91, die neben der Lampe 90 sitzt und die Lichtlinie von der Lampe 90 zum Strahlspalter 92 leitet Der Strahlenspalter 92 ist eine Glasplatte mit einer reflektierenden Oberfläche, welche nur die eine Hälfte des darauffallenden Lichtes reflektiert; das restliche Licht durchdringt diese Oberfläche. Zwei Spiegel 93 und 94 sind vorgesehen, von denen jeder vier identische Reflektionsoberflächen hat die im rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Der Spiegel 93 ist fest auf der Welle 95

jo und der Spiegel 94 fest auf der Welle 96 angebracht Die Wellen 95 und % sind im rechten Winkel zueinander drehbar gelagert In das auf der Welle 95 sitzende Zahnrad 97 greift das auf der Welle 96 sitzende Zahnrad 98 ein. Ein nicht gezeigter Motor treibt die Welle 95 in der Richtung des Pfeiles 99 an, wodurch über das Zahnradgetriebe 97,98 auch die Welle % rotiert.

Der Spiegel 93 ist auf der Welle 95 derart angebracht, daß seine reflektierenden Flächen mit den Reflektionsflächen des Spiegels 94 einen Winkel von ungefähr 45° einschließen. Auf diese Weise lenkt der Spiegel 94 den von Strahlspalter 92 reflektierten Teil der von der Lampe 90 erzeugten Lichtlinie vom Spiegel 94 auf den Spiegel 86 und den Bildschirm 11, wodurch die vertikale Lichtlinie 100 gebildet wird. Der Spiegel 93 richtet den i, \

Teil des den Strahlenspalter 92 durchdringenden Lichtes / vom Spiegel 86 weg. Eine nicht gezeigte Blende sorgt' dafür, daß nur Licht das vom Spiegel 86 reflektiert wird, den Bildschirm 11 erreicht Während der Motor die Welle 95 und 96 antreibt, wird die vertikale Lichtlinie 100 von rechts nach links über den Schirm bewegt Nachdem die Lichtlinie 100 über den Schirm hinweggezogen wurde, befindet sich der Spiegel 93 in seiner Ausgangsposition und führt die horizontale Lichtlinie 101 von oben nach unten über den Bildschirm 11.

Die Lichtlinien 100 und 101 werden abwechselnd über den Bildschirm 11 bewegt, in Gleichschaltung mit einem Zähler. Wenn das lichtempfindliche Element des Stabes 12 eine der Lichtlinien feststellt wird der Ausgang des lichtempfindlichen Elementes dazu verwendet die augenblickliche Zählung des Zählers zu sperren, wodurch die rechtwinkligen Koordinaten der Position des Stabes 12 feststellbar sind. Elektrische Signale, welche die Koordinaten darstellen, werden dann dem nicht gezeigten zentralen Datenverarbeitungsgerät zugeführt

Der Betrieb des beschriebenen Lehrgerätes ist nachstehend erklärt Das zentrale Datenverarbeitungsgerät liefert eine Reihe elektrischer Signale, welche die

ausgewählten, nicht gezeigten pneumatischen Ventile betätigen. Das zentrale Datenverarbeitungsgerät überträgt auch ein elektrisches Signal auf einer eigenen Leitung, um damit einen Elektromagnet zu betätigen und um die den Speicherbehälter 15 und die Stange 33 haltende Bremse zu lösen. Die pneumatischen Ventile, die mit allen pneumatischen Addierstufen durch Schläuche verbunden sind, betätigen einige ausgewählte der pneumatischen Addierstufen 25, 26, 27 und Arbeitszylinder 35, um einen bestimmten der 64 Diastreifen in dem Speicherbehälter 15 gegenüber dem Befestigungsmechanismus 60 in die richtige Lage zu bringen. Die Bremse wird dann in Betrieb genommen, um den Speicherbehälter 15 in der ausgewählten Position zu halten, und eine Rückholfeder bringt die Stange 33 des pneumatischen Addierwerkes in Normalstellung, wo sie durch eine Bremse in ihrer Stellung festgehalten wird.

Die pneumatischen Ventile betätigen dann die pneumatischen Addierstufen 42, 43, so daß die Kolbenstange voll ausgefahren ist, wodurch der Befestigungsmechanismus 60 in den Speicherbehälter 15 eingefahren wird und in den gewählten Diastreifen 20 eingreift Auf Signale vom zentralen Datenverarbeitungsgerät hin bewegen die pneumatischen Addierstufen 42, 43 den Befestigungsmechanismus 60 eine bestimmte Anzahl von binären Einheiten zurück, um ein ausgewähltes Dia auf dem Diastreifen 20 mit der optischen Achse des Projektionssystems auszurichten,

worauf die Projektion auf den Bildschirm 11 erfolgt

Das zentrale Datenverarbeitungsgerät erwartet nun die Antwort des Lernenden auf das projizierte Bild. Der Abtastapparat tastet ständig mit den horizontalen und vertikalen Lichtlinien 101 und 100 abwechselnd den Bildschirm 11 ab. Der Abtaster arbeitet mit einer Geschwindigkeit welche die Konzentration des Lernenden auf das projizierte Bild nicht störend beeinflußt Das lichtempfindliche Element im Taststab 12 bleibt außer Betrieb, solange es nicht gegen den Bildschirm 11 gedrückt wird.

Während der Lernende auf das projizierte Bild antwortet indem er den Taststab 12 auf den von ihm gewählten Punkt im Bildschirm 11 drückt wird das lichtempfindliche Element aktiviert und tastet die Lichtlinien 100 und 101 ab, während die letzteren sich an der Spitze des Taststabes 12 vorbeibewegen. Beim Erkennen jeder der Lichtlinien sperrt der Ausgang des lichtempfindlichen Elementes das Zählen des dem Abtastapparat zugeordneten Zählers. Der Zählerstand stellt eine der rechtwinkligen Koordinaten der Position der Spitze des Taststabes 12 dar. Diese Angabe wird sofort auf das zentrale Datenverarbeitungsgerät übertragen, das die Angabe mit Programmangaben vergleicht Die Korrelation der beiden Datengruppen hat zur Folge, daß das zentrale Datenverarbeitungsgerät entsprechende elektrische Signale dem Lehrgerät sendet um neue Dias auszuwählen, zwecks Darstellung auf dem Bildschirm 11.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Lehrgerät mit in einem Magazin gelagerten, den Lehrstoff enthaltenden Dias, für deren Projektion auf einen Bildschirm eine Projektionsvorrichtung vorgesehen ist und mit einem Antwortgeber sowie einer Diaauswahlvorrichtung, die von einem Datenverarbeitungsgerät in Abhängigkeit von den gegebenen Antworten steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antwortgeber aus einer optischen Abtastvorrichtung (90 bis 99), die zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Lichtlinien (100,101) wiederholt über den gesamten Bildschirm (11) verschiebt, und aus einem vom Lernenden auf den Bildschirm (11) aufzusetzenden, lichtempfindlichen Taststab (12) besteht, und daß ein mit der Lichtlinienverschiebung synchron laufender Zähler vorgesehen ist, der beim Abfühlen einer Lichtlinie (100 bzw. 101) durch den Tastab (12) jeweils angehalten wird

2. Lehrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Bildschirm (11) abfohlende Abtastvorrichtung zwei rotierende Prismen (93,94) von quadratischer Grundfläche, deren Außenflächen verspiegelt sind, aufweist, daß die Achsen (95,96) der beiden Prismen (93, 94) rechtwinklig zueinander gelagert sind und durch eine Zahnradübersetzung (97, 98) zwangläufig miteinander verbunden sind, daß ein Objektiv (91) vorgesehen ist, dessen einen Seite einer eine Lichtlinie erzeugende Lichtquelle (90) gegenüberliegt und dessen anderen Seite ein teildurchlässiger, in der Winkelhalbierenden zwischen den beiden genannten Achsen (95, 96) angeordneten Spiegel (92) gegenüberliegt, wobei die Prismen (93, 94) auf den beiden Achsen (95, 96) derart gegeneinander versetzt sind, daß jeweils nur eines der beiden Prismen (93,94) eine Lichtlinie auf den vor dem Bildschirm (11) angeordneten Umlenkspiegel (86) wirft