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Lehrmasohine und damit verwendbare Karten zur Darbietung von Informationen
Die Erfindung betrifft eine Lehrmaschine und damit verwendbare Karten zur Darbietung
von Informationen.
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Die Erfindung geht von einem System ftir die Übermittlung
hörbarer
und sichtbarer Informationen zu Lehrzwecken an SchUler und für die nachfolgende
intgegennahme der Antw<rten der SchUler auf die dargebotenen Informationen als
Kriterium fAr die Festlegung der speziellen hörbaren und sichtbaren Informationen
aus, die anschließend an die Jeweilige Antwort der SchUler darzubieten sind.
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Es sind bereits Einrichtungen und Systeme vorgeschlagen und gebaut
worden, die ebenfalls Unterrichtszweken dienen und die in der Kompliziertheit ihres
Aufbaues von Tonbandgeräten und Diaprojektoren bis zu computerbetätigten Bild und
Ton-Tischen reichen. Alle diese bekannten Einrichtungen weisen Grenzen oder Nachteile
hinsichtlich der Leistungsfähigkeit und/oder der Kosten auf.
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Die fortschrittlichsten bekannten Systeme werwenden Digital Computer
mit einem Programm fUr die Betätigung und Steuerung verschiedener Darstellungsmöglichkeiten.
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Zum Beispiel kann in einem von einem Computer unter sttltzten Unterrichtssystem
ein DiaproJektor als angeschlossenes Gerät verwendet werden, bei dem das Computer
programm die Reihenfolge der darzubietenden Diapositive wählt. Das Programm vermag
auch als ein weiteres angeschlossenes
Gerät eine mit Tonaufzeichnungen
versehene Platten- oder Trommelanordnung zu betXtigen, die gesprochene oder sonstige
Ton-Nachrlchten enthält. In einem derartigen System kann eine sichtbare und hörbare
Information dem Schüler als eine Lektion vorgelegt werden, und anschließend werden
dem Schüler geeignete Fragen gestellt. Der Schiller antwortet im allgemeinen, indem
er Schalter oder Druck.
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knöpfe betätigt und hierdurch seine Entscheidung dem Computer Ubermittelt.
Das Computerprogramm entscheidet, ob die Antwort richtig oder falsch war und liefert
entweder auf Grund dieser Entscheidung eine zusätzliche Belehrung oder geht auf
einen weiteren Gegenstand über. Diese Arbeitsweise wird als Verzweigung bezeichnet.
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Die beschriebene Unterrichtsmethode, bei der ein Computer zugezogen
wird, ist unter der Bezeichnung 11Programmierter Unterricht" bekannt. Diese Methode
ist derwenigen eines Lehrers vergleichbar, der einem Schüler Einzelunterricht erteilt.
Wenn Einzelunterricht - gegenüber einem Gruppenunterricht - gegeben wird, so schreitet
der Schüler mit von ihm selbst bestimmter Schnelligkeit fort, wobei er in Jedem
Zeitpunkt Informationen über einen Gegenstand erhält und nach Jeder Informationsübermittlung
abgefragt wird, um festzustellen, ob er den
Gegenstand gelernt hat
oder nicht. Antwortet der Schüler richtig, erhält er von dem Lehrer ein Lob, und
dieser geht zu dem folgenden Gegenstand über. Ist die Antwort falsch, so weist der
Lehrer auf den Irrtum hin und erläutert den Gegenstand noch einmal in einer Weise,
die dem SchUler das Lernen dieses Gegenstands ermöglichen soll.
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Insgesamt erfordert der programmierte Unterricht durch einen Computer
eine so teure und komplizierte Anlage, daß dieser Unterricht in den meisten Schulsystemen
bzw. als privates Unterrichtsmittel für einen einzelnen Schüler nur in sehr eingeschränktem
Maße in Betracht kommt.
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Der programmierte Unterricht ist in gewissem Umfang auch in Verbindung
mit kleineren Lehrmaschinen mit im vergleich zu Computersystemen einfacherem Aufbau
angewandt worden.
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Diese Lehrmaschinen lassen sich wirtschaftlicher und in größerem Umfang
als Unterrichtshilfsmittel verwenden.
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In diesen bekannten einfacheren Maschinen werden Dias oder Filmstreifen
fftr das Projizieren von Bildern auf einen kleinen Schirm» Handgeräte fur Tonaufzeichnungen
und Druckknöpfe für die Antworten der Schüler verwendet.
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Einige dieser Maschinen sind mit Hilfe elektrischer Stöpselfelder
mit beschränkten Logik und Steuerungsoperationen ausgerüstet. Die bekanten Lehrmaschinen
dieser Art bestehen in erster Linie aus einer Kombination getrennter
Einrichtungen
für Ton, Bild und Steuerung, die in einem zusammengesetzten System zusammenwirken,
welches die erforderlichen Funktionen ausübt. Eine Schwierigkeit in solchen "zusammengesetaten"
Anlagen war die Notwendigkeit einer richtigen Synchronisation der verwendeten getrennten
Ton- und Bildeinrichtungen, um zu erreichen, daß zu Jedem Dia die richtige Tonspur
abgespielt wird. Eine weitere Schwierigkeit bei diesen Systemen entsteht dadurch,
daß "projizierte" Bilder benutat werden, die bekanntlich bei großer Umgebungshelligkeit
nicht erkennbar sind.
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Ein weiterer Nachteil dieser Anlagen ergibt sich aus der Verwendung
von Filmen, die meistens Bilder in etwa quadratischem Format liefern, während die
Masse des vorhandenen Unterrichtsmaterials Buchformat mit Seitengrößen von 21,6
x 27,9 om oder 14,0 x 21,6 cm hat. Um das vorhandene Unterrichtsmaterial ftlr die
Wiedergabe an derartige Filme anzupassen, muß jede Seite neu ausgemacht werden,
was sehr kostspielig ist; die Kosten erhöhen sich weiter dadurch, daß Filme teurere
Informationsträger als bedrucktes Papier sind.
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ESne ernsthafte Beschränkung für die Brauchbarkeit der bekannten
Anlagen der oben beschriebenen Art liegt darin, daß bei ihnen ein Tasten- oder Druckknopffeld
für
die Antworten des Schülers verwendet wird. Der Schüler muß daher
sowohl eine Gedankenverbindung als audh eine Abstraktion vornehmen, um antwsrten
zu können. Zum Beispiel kann einen Schüler ein Bild mit fünf darauf befindlichen
Gegenständen dargeboten werden. An einer anderen Stelle kann die Maschine fünf Knöpfe
aufweisen. Um antworten zu können, muß der Schüler in Gedanken Jeden in dem Bild
gesehenen Gegenstand mit einem zugeordneten Knopf an der Maschine verbinden. Die
Trennung zwischen Knöpfen und Bild stellt eine Abstraktionssituation dar. Die Fähigkeit
zum Abstrahieren und Assoziieren fehlt den sehr Jungen Schüler und ist bei Schüler
mit Lernschwierigkeiten im allgemeinen schwach entwickelt. Ferner bedeutet die Verwendung
von Knöpfen oder Tasten für die Antwort und die zusätzliche Gedankenverknüpfung
, daß der Schüler mindestens in begrenztem Umfang lesen können muß, damit er antworten
kann. Die Anwendung von Antworttasten macht daher die Anlage ungeeignet für den
Unterricht in einer früheren als der vierten klasse.
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Maschinen mit mehreren Trägern, d.h. mit getrennten Ton- und Bildaufzeichnungen
und möglicherweise einem weiteren, besonderen Steuersystem in Form eines Computerprogrammes,
eines Tastenfeldes oder dergl., haben nicht nur
Probleme hinslentlich
der Synchronisierung der Träger sondern erfordern vielfache und teuere Yerfahrensschritte
für die Vorbereitung dieser Träger und weisen weitere Nachteile für die Praxis auf,
wie sie beispielsweise oben dargelegt wurden.
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Durch die Erfindung soll daher in erster Linie die Aufgabe gelöst
werden, bei Einrichtungen der vorstehend beschriebenen Art alle für die Ton- und
Bildwiedergabe und für die Programmsteuerung erforderlichen Informationen auf ein
und demselben Träger zu vereinigen. Ferner soll gemäß der Erfindung erreicht werden,
daß keine Synchronisation einzelner voneinander unabhsngiger Träger erforderlich
ist, wobei die Einrichtung wesentlich billiger als bekannte gleichwertige Anlagen
sein soll. Das Unterrichtsmittel soll außerdem durch einen einzigen Prozeß, z.B.
durch Druck bereitstellbar sein. Schließlich soll auch ein verhältnismäßig einfaches,
aber sehr wirkungsvolles Unterrichtssystem erreicht werden, bei welchem das dargebotene
Material und die Reihenfolge der Darbietungen durch die Antworten des Schülers bestimmt
werden, Im Sinne der lösung dieser Aufgabe ist eine Karte zur Darbietung von Informationen
gemäß der Erfindung durch einen Kartenkörper mit einer ersten Zone, die visuell
erfaßbare
Informationen enthält, ferner durch mindestens eine abspielbare Tonspur in einer
zweiten Zone, wobei die in der bzw. den Tonspuren aufgezeichneten Toninformationen
in Beziehung zu den visuell erfaßbaren Informationen in der ersten Zone stehen und
durch Steuerinformationen in einer dritten Zone der Karte gekennzeichnet, welche
abtastbare Mittel aufweisen, die logische Beziehungen zwischen den visuell erfaßbaren
Informationen und den abapielbaren Toninformationen erm6glichen,bzw. aufweisen.
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Ebenfalls im Sinne der Lösung der genannten Aufgabe ist eine Lehrmaschine
gemäß der Erfindung durch eine Einrichtung zum Aufnehmen einer Vielzahl von Unterrichtskarten,
insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, auf denen Jeweils visuell erfaßbarer
behrstoff angeordnet ist, ferner durch eine Einrichtung, mit der Jede dieser Karten
nacheinander in eine Betrachtungslage führbar ist, in der der visuell erfaßbare
Lehrstoff unmittelbar betrachtet werden kann, weiter durch eine auf, auf den Karten
aufgezeichnete Toninformationen ansprechende Tonwiedergabeeinrichtung, und durch
eine Abtasteinrichtung gekennzeichnet, die auf die Anwesenheit einer Karte in Betrachtungs3tellung
sowie auf, auf den Karten aufgezeichnete Steuerinforiationen der gerade in Betraehtungsstellung
befindlichen
Karte derart anspricht, daß hierdurch über Wiedergabemittel mindestens ein Teil
der auf der Karte enthaltenen Toninformationen abgespielt wird.
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Durch die Erfindung gelangt insbesondere ein neuartiger Trägerin
Form einer neuartigen Instruktions-Kartenanordnung zur Anwendung. rie Karte weist
ein vollstMndig bedrucktes Format auf, das allgemein in drei Zonen unterteilt ist.
Die Vorderseite der Karte, d.h.
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die erste allgemeine Zone, hat etwa das Format einer Buchseite; in
diese Zone ist ein Bild oder sind mehrere Bilder gedruckt. Auf die Rückseite der
Karte sind in einer zweiten allgemeinen Zone mehrere Tonspuren gedruckt, deren Informationsinhalt
sich auf das Bild oder die Bilder bezieht, die auf die Kartenvorderseite in die
erste allgemeine Zone gedruckt sind. Außerdem enthält die Kartenrückseite eine dritte
allgemeine Zone, die logische Steuerinformationen, etwa in Gestalt einer gedruckten
Schaltung, enthält.
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Ein Stapel derartiger Karten geh5rt Jeweils zu einer Lehrmaschine
und es wird Jeweils eine Kafte nach der anderer in die Maschine eingeführt. Wenn
Jede Karte dieser Art von einem Eingabestapel aus in die Maschine
eingeführt
wird, kann der Schüler Jeweils die erste allgemeine Zone unmittelbar betrachten,
wodurch gemäß der Erfindung die Schwierigkeiten vermieden werden, die bei einer
Projektion der Bilder entstehen. Wenn eine Karte in der richtigen Betrachtungslage
in der Maschine ist, liegt die zweite allgemeine Zone mit den Tonspuren einem geeigneten
beweglichen Wandler der Maschine gegenüber; die dritte allgemeine Zone, d.h. der
Steuerabschnitt der Karte, liegt gleichzeitig einer Serie von Kontaktbürsten in
der Maschine gegenUber, die mit einer logischen Schaltung zusammenwirken, die ein
Teil der Lehrmaschine ist. Auf diese Weise steuern die Steuerinformationen auf Jeder
Karte die Wiedergabe von mindestens einer Tonspur auf dieser Karte und ferner die
Wanderung der Karte durch die Maschine hindurch bis zu einem Ausgangsstapel sowie
den Austausch dieser Karte gegen eine weitere Karte aus dem Karteneingabestapel.
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Es können Kasten zweierlei Art verwendet werden, ndmlich 0Yortragskarten"
und "Antwortkarten". Die Yortragskarten können in der ersten Zone eine bildliche
Darstellung in Verbindung mit einem zugeordneten gesprochenen Teil bzw. mit einem
"Ton"-Vortrag enthalten, der als gedruckte Tonspur auf dieser Karte vorliegt. line
solche Yortragskarte
enthält in ihrer dritten Zone Steuerinformationen,
die bewirken, daß die verschiedenen Tonspuren dieser Karte, wenn die Vortragskarte
in die Maschine eingeführt wird, nacheinander abgespielt werden, wonach die Karte
gegen eine nachfolgende Karte vom Eingabe stapel ausgetauscht wird.
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Jede "Antwortkarte" kann demgegenüber mehrere Entscheidungsglichkeiten
aufweisen, mit denen der Schiller getestet wlrd. Die unterschiedlichen Entscheidungen
sind an bestimmten Stellen der Karte aufgedruckt, und diese bestimmten Stellen stehen
einer sugehörigen Anordnung von magnetisch zu betätigenden Schaltern in der Lehrmaschine
gegenüber. Die auf Jede Antwortkarte gedruckten Steuerinformationen unterrichten
die Maschine darüber, welche der verschiedenen auf der Karte angegebenen möglichen
Entscheidungen die richtige ist, und stellt ferner eine geeignete Logik ein, die
eine Spur auf der Karte abspielt, um den Schüler über den Testvorgang zu unterrichten
und die Maschine darüber zu informieren, welche Maßnahme zu ergreifen ist, wenn
der Schüler die richtige Antwort gibt, bzw. welche andere Maßnahme einzuleiten ist,
wenn die Antwort des Schullers falsch ist. Der Schüler gibt die Antwort, indem er
einen magnetisierten Zeiger auf den gewXhlten Gegenstand auf der Antwortkarte setzt;
durch diese Berührung wird einer der Magnet schalter der Schalteranordnung
in
der Maschine geschlossen und ein passender Programmablauf eingeleitet, der durch
die Steuerschaltungen bestimmt ist, die auf die gerade betrachtete Karte gedruckt
sind.
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Bei einer typischen Folge von Arbeitsschritten werden die Karten
nacheinander von einem Eingabestapel in die Maschine in Betrachtungslage gebracht.
Befindet sich die Karte in dieser Lage, so wird automatisch eine Tonnachricht von
mindestens einer der auf der Karte befindlichen Tonspuren abgespielt und damit eine
Nachricht an den Schüler gegeben. Die erste Karte eines Stapels oder mehrere Karten
vom Anfang des Stapels geben im allgemeinen eine Übersicht in Form einer bebilderten
Belehrung; äede derartige Vortragskarte erscheint vor dem Schüler, während die Tonnachricht
von der Karte abgespielt wird, wonach die fragliche Yortragskarte auf einen Ausgangs
stapel weitergeführt und durch eine weitere Karte vom Eingabe stapel ersetzt wird.
Am Ende des Unterrichtsvortrags ist die nachfolgende Karte normalerweise eine Antwortkarte,
mit der eine Frage gestellt wird, zu der mehrere Entscheidungen vorgelegt werden;
diese Antwortkarte bleibt vor dem Schüler liegen, bis er aetwsrtet. Der SchUler
antwortet, indem er einen permanentmagnetischen Zeiger oder Stab auf das von ihm
gewählte Bild, das Wort oder den Satz auf der Antwortkarte führt; die Maschine fühlt
das Aurtreten des Zeiger-Magnetfeldes an der Stelle der Jeweiligen Entscheidung
ab. Die
elektronische Logik der Maschine, die unter dem Einfluß
der auf die Kartenrückseite gedruckten Informationen arbeitet, stellt fest, ob die
Entscheidung richtig oder falsch war, läßt eine weitere Tonnachricht abspielen,
die den Schüler zu einer richtigen Antwort beglückwünscht (auch als positive Verstärkung"
bezeichnet) oder liefert eine andere Tonnachricht, die dem Schüler seinen Fehler
vorhält (auch als "negative Verstärkung" bezeichnet). Dann wird die Antwortkarte
automatisch zum Ausgabestapel geführt und durch eine weitere Karte vom Eingabestapel
ersetzt. Die weitere, auf diese Weise dem SchUler vorgelegte Karte kann die nächstfolgende
Karte des Stapels sein, die dem Schüler eine weiterhelfende Information liefert,
wenn seine vorhergehende Entscheidung falsch gewesen ist. Wenn die Entscheidung
des Schülers richtig war, kann die Maschine einige Karten in dem Eingabe stapel
überschlagen und zu einer Karte springen, die tiefer in dem Stapel liegt, und dadurch
ein neues Problem vorliegen.
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Normalerweise schreitet das Programm in der angegebenen Weise fort,
bietet jeweils ein Problem zur Zeit dar und testet den Scüler, bevor es zu dem nächsten
Problem übergeht.
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Gibt der Schüler eine falsche Antwort, so werden Hilfe informationen
geliefert; danach wird der Schüler nochmals getestet. Antwortet der Schüler richtig,
so überspringt das
Programm die Hilfsinformationen und beginnt
mit dem nächsten Problem.
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Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Kartensystems und vor allem,
weil Jede Karte logische Steuerinformationen enthält, die sich auf die auf der Karte
befindlichen Informationen beziehen, kann keine bevorzugte Betätigung eines Entscheidungspunkts
auf einer gegebenen Antwortkarte entstehen. Jeder der verschiedenen Entscheidungspunkte
kann einer richtigen Antwort zugeordnet sein und die Lokalisierung der richtigen
Entscheidung kann von einer Antwortkarte zur anderen wechseln. Es kann auch mehr
als eine richtige Antwort geben wie auch mehr als eine falsche Antwort angeführt
sein kann; und Jede Art von Antwort kann die Systemlogik zu einer unterschiedlichen
Arbeitsfolge veranlassen. Durch Anwenden unterschiedlicher Steuerungsmuster auf
verschiedenen Karten wird die Maschine automatisch in die Lage versetzt, abzutasten,
welche Karten in dem Stapel "Vortrags"-Karten und welche Karten "Antwort"-Karten
sind, und die Maschine leitet automatisch die richtige Folge von Steuerschritten
für Jede Kartenart ein. Infolgedessen kann, wenn erst einmal ein Kartenstapel in
die Maschine eingelegt und der Unterrichtsablauf eingeleitet ist, die gesamte Unterrichtsfolgeaitomatisch
von der ersten bis zur letzten Karte abgespielt werden, ohne daß irgendeine Überwachung
stattfinden nuß.
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Je ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lehrmaschine und
einer mit dieser verwendbaren erfindungsgemäßen Karte zur Darbietung von Informationen
ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden mit Bezug auf diese Zeichnungen
beschrieben. Es stellen dar: Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer
erfindungsgemäßen Lehrmaschine, Fig. 2 eine Seitenansicht der Maschine nach Fig.
1 im Schnitt, Fig. 9 eine Ansicht aus der Richtung der Linie 3-3 in Fig. 2, Fig.
4 eine schematische Ansicht des Hauptantriebs in der erfindungsgemäßen Lehrmaschine,
Fig. 5 - eine schematische perspektivische Ansicht einzelner Bereiche der Lehrmaschine,
Fig. 6 eine Untersicht unter eine erfindungsgemäß eingerichtete Unterrichtskarte,
Fig.
7 ein schematischer Schaltplfl der Logik der erfindungsgemäßen Lehrmaschine, Fig.
8 eine schematische Darstellung einer weiteren logischen Schaltung der erfindungsgemäßen
Lehrmaschine für ein Abzweigprogramm.
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Die in den fig. 1 bis einschließlich 6 wiedergegebene erfindungsgemäße
Lehrmaschine weist ein Gehäuse 30 mit einer Platte 31 auf, auf die eine Anzahl Unterrichtskarten
32 gestapelt werden kann, welche eine später in Yerbindung mit Fig. 6 beschriebene
Form haben. Die gestapelten Karten 32 werden an Stiften 33 angelegt und ausgerichtet,
so daß die unterste Karte in dem Stapel mit eine. innenliegenden Fördermechanismus
fluchtet, wie er in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Dieser Kartenförderer, der
später beschrieben wird, führt Karten vom Boden des Stapels 32 aus nacheinander
in die Maschine, um sie dem Schüler vorzuführen. Wenn eine Karte in die Maschine
eingeführt wird, wird sie in eine Vorgegebene Lage gebracht, so daß die bildliche
Darstellung oder eine andere auf die Oberseite der Karte gedruckte, visuell erkennbare
Information sur direkten Betrachtung in einem Fenster 34 erscheint.
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Weiter unten wird noch erläutert, daß Jede Karte abspielbare Tonaufzeichnungsspuren
enthält. Die Information aus diesen Tonspuren kann beim Abspielen von dem Schüler
über einen Lautsprecher 35 oder einen Koprhörer 36, der bei 37 abnehmbar in die
Maschine gestöpselt ist, abgehört werden.
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Die Maschine weist einen Schalter 38 für Yorwärtsbewegung und Anhalten
und magnetisch betatigbare Schaltpunkte 39 und 40 auf, die mit einem magnetisierten
Zeiger 41 zusammenwirken, der von dem Schüler gehandhabt wird und der den Schüler
in die Lage versetzt, Je nach Wunsch die ZufUhrung von Karten zu beginnen ("Zuführungs"-Punkt
39) oder eine Nachricht auf einer einzelnen Karte zu wiederholen (Punkt 40).
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Wenn eine Karte aus dem durch das Fenster 34 gebildeten Sichtfeld
weggeführt wird, gelangt sie auf eine weitere Platte 42, wo ein Ausgabestapel gebildet
wird; die gestapelten ausgegebenen Karten können nach Bedarf durch eine öfftung
43 weggenommen werden.
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Wie am deutlichsten in Fig. 2 zu erkennen ist, werden die Karten
32 aus dem Eingabestapel mittels einer hin- und hergehenden Abnehmerschneide 44
weggenommen, die von einem Kurbelarm 45 angetrieben wird, welcher mit einem Antriebsrad
46 verbunden ist. Die Größe des Antriebsrades 46 ist so gewählt, daß der Radumfang
etwas großer ist als die Kartenlänge. Das Antriebsrad 46 bewegt ein Band 47 mit
daran
angebrachten Stiften 48, die in zugeordnete Löcher 49 eingreift, die an den gegenüberliegenden
Rändern jeder Karte 92 (vgl. Fig. 6) vorgesehen sind. Das Band 47 ist über ein leerlaufendes
Rad 50 geführt. Eine gleiche Antriebseinrichtung wird von einen Stiftbant 51 gebildet
(vgl. Fig. 3), das auf einen anderen Antriebsrad und einen leerlautenden Rad aufliegt,
die den Rädern 46 und 50 entsprechen; die Antriebsräder sind beispielsweise über
eine Welle 52 mit einander verbunden, auf der eine Riemenscheibe 53 sitzt, die über
einen Riemen 54 von einem Kartenfördermotor 55 angetrieben wird. Der Motor 55 wird
von Zeit zu Zeit nach Maßgabe der später in Verbindung mit Fig. 7 zu beschreibenden
logischen Schaltung eingeschaltet und dreht dann die Antriebsräder und, die Bänder
47 und 51. Jedesmal, wann die Antriebsräder eine Umdrehung ausführen, wird die unterste
Karte von dem Eingabestapel weggezogen und herausgeführt, so daß die Stifte der
Binder 47, 51 eingreifen und die Karte in Lese Stellung führen. Wenn eine neue Karte
herausgeholt und in Leseatellung gebracht wird, wird gleichzeitig die bisher in
Lesestellung gelegene Karte durch einen Schlitz 56 auf die Platte 42 den Abgabestapel
zugeführt.
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Zu der Lehrxaschine gehört ferner eine Kopfbaugruppe 57 nit einer
Anzahl Köpfe, die gemeinsam längs einer Führung 58
bewegt werden
können, die praktisch parallel zu der Welle 52 verläuft. Wie in den Fig. 3 und 4
schematisch dargestellt, arbeitet die Kopfbaugruppe 57 mit zwei Endschalt ern 59
und 60 sowie mit eine. umsteuerbaren Kopf-Antriebsmotor 61 zusammen, der ein Seil
oder Band 62 Jeweils in einer von zwei entgegengesetzten Richtungen bewegen kann
und den Kopf 57 zwischen zwei Grenzlagen bewegt, die als"Ausgangslage" und als "Aualenklage"
bezeichnet werden. Weiter unten wird gezeigt, daß die Kopfbaugruppe 57 mehrere Köpfe
aufweist, die einzeln mit einer Vielzahl abspielbarer Tonspuren 66 (Fig. 6) auf
der Kartenunterseite susasmenwirken. Befindet sich eine Karte in der richtigen Lage,
so kann die Kopfbaugruppe 57 in einer richtigen Richtung bewegt und der richtige
Kopf aus der Kopfbaugruppe eingeschaltet werden, so daß eine bestimmte Spur oder
mehrere Spuren nacheinander von der Karte abgespielt werden. Dieser Vorgang wird
gesteuert, indem der umsteuerbare Kopf-Antriebamotor 61 über die logische Schaltung
wahlweise angesteuert wird; die Schaltung wird weiter unten in Verbindung mit Fig.
7 beschrieben.
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Fig. 6 lält erkennen, daß Jede Karte 32 aus undurchsichtigem Papierstoff
besteht und in drei Zonen unterteilt ist. Die Karte ist beispielsweise etwa 28 cl
breit und 21,6 on lang, und die Kartenoberseite hat eine Mittel
fläche
von ungefähr 14 x 21,6 cm, in die mindestens ein Bild oder ein sonstiger Gegenstand
gedruckt sein kann.
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Die Größe der ersten Zone entspricht etwa dem halben Satzspiegel einer
Bauchseite; die Wahl dieses Formats gestattet es, das vorhandene mehr, Text- und
Bildmaterial aus gedruckten Hlichern unmittelbar auf die verschiedenen Instruktionskarten
zu drucken, ohne daß ein Neusatz erforderlich ist. Das derart auf die Kartenoberseite
gedruckte Material kann an beliebiger Stelle dieser Fläche untergebracht werden
und darf bei sogenannten "Vortragskarten" die gesamte Fläche bedenken. Wenn die
Karte als 11Antwortkarte" verwendet werden soll, wird die erste Zone der Karte in
zwölf Teilflächen aufgeteilt, die einem Muster von drei mal vier "Tastpunkten" 65
zugeordnet sind.
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Wie später beschrieben wird, liegt diese Anordnung von Tastpunkten
65 einer gleichartigen Anordnung von magnetischen Reed-Schaltern im Maschineninneren
gegenUber, wenn die Karte richtig ausgerichtet ist. Daher kann ein Schüler, inden
er einen bestimmten Punkt 65 mit dem Magnetzeiger berührt, einen darunter befindlichen
Schalter schließen und dadurch der Maschine Uber die Logik nach Fig. 7 eine Information
über die Entscheidung des Schülers vermitteln, woraufhin die Maschine eine von der
Art dieser Entscheidung abhängige weitere Tätigkeit beginnen kann.
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In einer zweiten Zone sind auf der Kartenunterseite eine AnzaWl Tonspuren
66 aufgedruckt, welche Nachrichten enthalten, die sioh auf die sichtbare Information
in der ersten Zone auf der Kartenoberseite beziehen. Wenn es sich bei dem Bildmaterial
lediglich um eine Illustration oder dergl. fUr Unterriohtszwecke handelt, wird die
in den Tonspuren 66 enthaltene Nachricht im allgemeinen eine Beschreibung und Diskussion
des Bildmaterials enthalten.
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Wenn andererseits die bildliche Darstellung auf der Kartenoberseite
eine Auswahlsituation darbietet, wird unter den Tonspuren normalerweise eine Spur
sein, die dem Schüler Hinweise daher gibt, wie er sich in der Auswahlsitustion zu
verhalten hat. Wenn der Schüler antwortet, indem er mit dem Magnetzeiger 41 einen
ausgewählten Tastpunkt 65 berührt, wird der ausgewählte Tastpunkt von der Lehrmaschine
abgefühlt und danach eine richtige andere Tonspur abgespielt.
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Ist die Entscheidung des Schülers richtig, so gibt die abzuspielende
Spur eine "positive Verstärkung". Ist Jedoch die Entscheidung des Schülers falsch,
wird von einer anderen Tonspur eine andere Tonnachricht abgespielt, die eine "negative
Verstärkung" liefert. Auf einer Antwortkarte sind demnach mindestens drei getrennte
Nachrichten oder Tonspuren vorgesehen, nämlich eine erste oder Einleitungstonspur,
die die zu beantwortende Frage stellt, sowie mindestens
zwei Schlußspuren,
von denen die eine eine Nachricht als positive Verstärkung und die andere eine Nachricht
als negative Verstärkung abgibt. Bei der in Fig. 6 dargestellten speziellen Kartenform
sind vier Tonspuren vorgesehen so daß mehr als eine Nachricht mit negativer Verstärkung
für verschiedene Arten unrichtiger Antworten abgegeben werden kann.
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Die Tonspuren 66 in der zweiten Zone auf der Unterseite der Karte
32 sind in einer Druckerpresse gedruckt. Jede Spur ist vorzugsweise als sichtbare
Kopie einer Transversalschrift der wiederzugebenden Schallwellen aufgezeichnet.
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Derartige Transversalschriftaufze ichnungen sind an sich aus der Tonfilmtechnik
bekannt. Eine derartige Tonspur in einer Filmaufzeichnung wird zur Herstellung einer
Druckplatte benutzt und das Bild der gewUnschten Tonnachricht wird dann auf die
Karte gedruckt. Die Tonnachricht kann mit an sich bekannten optischen Abtastethoden,
wie sie bei Filmaufzeichnungen üblich sind, abgenommen werden, oder die Spuren können
auch mit einer magnetischen Tinte aufgezeichnet werden, wobei dann Magnetleseköpfe
fUr die Wiedergabe benutzt werden können. Solche in Transsersalaufzeichnung gedruckten
magnetischen Spuren sind ebenfalls bekannt und sind zum Beispiel beschrie ben in
der USA-Patentschrift
3 289 326 (Bender). Die magnetische Aufzeichnung
der Tonspuren wird in der vorliegenden Erfindung vorgezogen, denn Magnetköpfe als
Tonabnehmer sind preiswerter und zuverlässiger als die Ublichen optischen Abtastsysteme.
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Han sieht, daß verschiedene Spuren 66 der Kopfbaugruppe 57 gegenüberliegen,
wenn die Karte richtig im Fenster 34 (Fig. 1) liegt. Magnettonspuren, wie sie im
Rahmen der Erfindung verwendet werden, lassen sich mit einer Geschwindigkeit von
etwa 2,5 cm/s abspielen, Jede Spur kann demnach eine Nachricht von etwa 10 s Lunge
aufnehmen. Wenn alle vier Spuren für Umterrichtazwecke besprochen sind, werden für
den vortrag auf dieser Karte demnach ungefähr 40 5 benötigt.
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Die in Fig. 6 gezeichnete Karte 32 weist auf ihrer Unterseite eine
dritte Zone mit logischen Steuerinformationen auf. Insbesondere kann diese dritte
Zone itt einer großen Zahl zueinander ausgerichteter Kontaktpunkte 67 versehen sein,
die Jeweils einer einzelnen Kontaktbürste in einer Bürstenanordnung 74 (Fig. 5)
gegenüberliegen, wenn die Karte sich in der Lehrmaschine in richtiger Stellung befindet.
Verschiedene Kontaktpunkte 67 können untereinander durch leitende Schichten einer
gedruckten Schaltung nach
Art der Bahnen 68 verbunden sein, so
daß dann, wenn die Karte richtig positioniert ist, Leiterkreise zwischen bestimmten
vorgewählten BUrsten in der Maschine geschlossen sind. Diese Verbindungen, die mit
dem Einlaufen der Karte in die richtige Lage geschlossen werden, definieren für
die Lehrmaschine die Art der eingelegten Karte, die spezielle Behandlung und die
auszuführenden Behandlungsschritte, die Richtigkeit oder Unrichtigkeit der jeweiligen
Antworten des Schullers, wenn eine Befragung abläuft, usw.
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und bestimmen damit ganz allgemein den gesamten Unterrichtsverlauf.
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Wegen der großen Mannigfaltigkeit, in der die logischen Steuerinformationsverbindungen
68 hergestellt werden können, besteht keine unveränderliche Zuordnung zwischen einer
Wirkung und einem Tastpunkt 65 auf der Karte. Wenn der Schüler zu antworten hat,
kann eine vielfältige Verteilung von Entscheidungen an eine Vielzahl von Tastpunkten
65 gelegt werden und ein beliebiger vorgewählter Punkt 65 kann eine richtige Antwort
bedeuten, wenn die Lage der "richtigen" Antwort von einer Antwortkarte zu der nächsten
variiert. is kann mehrere Arten von richtigen Antworten wie auch mehrere Arten unrichtiger
Antworten
geben und Jede dieser verschiedenen Arten von Antworten
kan dazu führen, daß eine andere Folge von Steueroperationen eingeleitet wird.
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Ferner informiert das Vorhandensein oder das Fehlen von leitenden
Streifen 68 zwischen bestimmten vorgewählten Punkten 67 die Maschine darüber, ob
die in Lesestellung befindliche Karte eine Vortrags- oder eine Antwortkarte ist.
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Ist das System auf Betriebsart "Vortrag" geschaltet, so werden infolge
dieser Steuerinformationalle (oder die gewUnschte eine bzw. mehr als eine) Tonspuren
nacheinander abgespielt, wonach die Karte weggenommen und durch die nächste Karte
aus dem Stapel ersetzt wird. Ist daa System auf Antwort" geschaltet, so veranlaßt
das die Maschine, nur die erste oder Anfangs-Tonspur abzuspielen, wonach die Maschine
anhält und wartet, bis ein Entscheidungspunkt aktiviert ist, woraufhin eine andere
Tonspur abgespielt wird, Je nachdem, ob die Antwort des Schülers richtig oder falsch
war, und danach wird die Karte weggeführt und durch eine andere ersetzt.
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Es wird nochmals darauf hingewiesen, daß alle auf der Karte 32 enthaltenen
Informationen, nämlich die sichtbaren, die hörbaren und die Steuerinformationen,
gedruckt
sind. Deswegen läßt sich die Karte leichter und billiger herstellen und reproduzieren
als es bei bekannten Uhterriohtskarten der Fall ist.
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Fig. 5 zeigt die bauliche Anordnung der Einrichtung für die Schülerantworten
und deren elektronisches Zubehör.
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Diese elektronische Baugruppe befindet sich unter dem Fenster 34 zwischen
den Bändern 47 und 51. Die Baugruppe umfaßt eine obere gedruckte Schaltungsplatte
70 und eine untere gedruckte Schaltungsplatte 71. An Jeder dieser Platten oder an
beiden Platten lassen sich passende elektrische, logische Bauteile 72 anbringen.
Zwischen den gedruckten Platten 70 und 71 ist eine Vielzahl magnetischer Reed-Schalter
7« angeordnet und diese Schalter sind ihrer Stellung nach in Übereinstimung mit
der Tastpunktanordnung 65, die bereits in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben worden
ist. Wenn eine Antwortkarte richtig eingelegt ist, liegen demnach alle Tastpunkte
65 (oder einzelne ausgewählte Tastpunkte, wenn nicht alle Tastpunkte benötigt werden)
zugeordneten Reed-Schaltern 73 gegenüber.
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Magnetische Reed-Schalter 73 der hier betrachteten Art sind an sich
bekannt und im Handel erhältlich, etwa
von C.D. Clare & Co.
(Bestellzeichen RP-925D). Wenn auf einen solchen Reed-Schalter ein Magnetfeld von
einer eine vorgegebene Stärke überschreitenden Stärke einwirkt, werden seine Kontakte
und damit auch ein elektrischer Stromkreis geschlossen. Wird das Magnetfeld wieder
weggenommen, so öffnen sich die Kontakte wieder. Wird eine Anordnung von Reed-8chaltern,
wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, angewandt, die mit einer Anordnung von Tastpunkten
zusammenwirkt, wie sie sich aus Fig. 6 ergibt, so kann eine Antwortkarte derart
oberhalb der oberen Schaltungsplatte 70 eingelegt werden, daß die verschiedenen
Tastpunkte 65 zu den verschiedenen Reed-Schaltern 73 richtig ausgerichtet sind,
und ein zu befragender Schüler kann dann eine Entscheidung treffen, indem er den
magnetischen Zeiger 41 (vgl. Fig. 1) auf den von ihm gewählten Tastpunkt auf der
Kartenoberseite setzt und dadurch einen bestimmten Reed-Schalter 73 schließt.
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Aus Fig. 5 ist zu entnehmen, daß die Tonspuren 66, wenn eine Karte
32 richtig zu der Reed-Schalteranordnung 73 ausgerichtet ist, mehreren Tontöpfen
in der Sopf-Baugruppe 57 gegenüberliegt, so daß durch Verschieben der Köpfe 57 über
die stillstehende Karte eine ausgewählte Tonspur 66 oder mehrere Tonspuren abgespielt
werden können.
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Außerdem liegen die Kontakt punkte 67, wenn die Karte auf diese Weise
für die Betrachtung gut ausgerichtet ist, einer Bürstenanordnung 74 gegenüber. Jede
Karte kann nun eine Mehrzahl von Steuerkreisen zwischen ausgewählten Bürsten in
der Anordnung 74 in Abhängigkeit von der Führung der gedruckten Leiterstreifen 68
auf der gerade betrachteten Karte schließen. Dadurch wird die Maschine über die
Art der in Betrachtungsstellung befindlichen Karte unterrichtet und stellt logische
Schaltungen zusamen, die die Schritte und die Folge weiterer Schritte definieren,
die die Maschine ausführen soll.
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Eine Logikanordnung gemäß der Erfindung ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt.
Es wurde angenommen, daß nur zehn Reed-Schalter 73 benutzt werden, und diese Schalter
sind in den Zeichnungen mit SW1, 8W2 ...SWO bezeichnet.
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Ferner wird angenommen, daß die Maschine insgesamt zweiunddreißig
Bürsten aufweist, die mit 1 ... 29 und A, B und C bezeichnet sind und mit logischen
Elementen in der Maschine und den Reed-Schaltern in der in den Fig. 7 und 8 gezeigten
Weise verbunden sind. Die in Fig. 7 schematisch angedeuteten zweiunddreißig Bürsten
können schrittweise Jeweils einen von ebenfalls zweiunddreißig Kontaktpunkten 67
auf der Karte 32 berühren, wenn sich
die Karte richtig in Betrachtungsstellung
befindet. Die tatsächlich durch die logischen Verbindungen nach den Fig. 7 und 8
hergestellten Stromkreise sowie die von dem System auszuübenden Punktionen hängen
davon ab, welche gedruckten Schaltungsleitungen auf einer gegebenen Karte 32 zwischen
den Kontaktpunkten 67 angegeben sind und wie deren Lage ist. Es sei darauf hingewiesen,
daß die spezielle Schaltungsanordnung auf der in Fig. 6 gezeichneten Karte nur als
Beispiel zu werten ist und keine unmittelbare Beziehung zu der Bürstenanordnung
nach Fig. 7 hat.
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Die Logikschaltung nach den Fig. 7 und 8 ist mit Digitallogik-Standardbauteilen
gebildet, wie sS von der Sprague Electric Company, Concord, New Hampshire, als integrierte
Schaltung, Serie 7400, hergestellt werden. Die in den Fig. 7 irnd 8 angewandten
Logiksymbole entsprechen der Militärnorm 806-B. In der nachfolgenden Beschreibung
des gezeigten Systems bedeutet "Logik 1" eine positive Spannung, "Logik 0" entweder
Null Volt oder ein negatives Potential.
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An die zehn Reed-Schalter SW1 ...SWO (bestehend aus Schaltern 73
nach Fig. 5) sind dreizehn Bürsten angeschlossen.
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Bürste 2 liegt an Reed-Schalter SW1, Bürste 6 an Reed-Schalter SW2
usw. Die Schaltergruppe SW1, SW2 und SW3 besitzt eine gemeinsame Rückleitung, die
an die Bürste 4 führt. In entsprechender Weise sind die Schalter SW4, SW5 und SW6
zusammengefaßt und an die Bürste 19 zurückgeführt, und die Schalter SW7, SW8, SW9
und SWO sind zusammengefaßt und gemeinsam an die Bürste 20 zurückgeführt. Die übrigen
Bürsten in den Fig. 7 und 8 sind mit Bezeichnungen versehen, die die Punktionen
dieser Bürsten andeuten.
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Zum Beispiel trägt die Bürste 1 die Bezeichnung EO und zeigt das Vorliegen
eines logischen O-Signals an, das dem Setzzustand eines Eingabe-Flip-Flops mit NICMT-UND-Elementen
75 und 76 entspricht. Die Bürsten 3, 12 und 19 die mit E1, E2 bzw. E3 bezeichnet
sind, üben ähnliche Funktionen hinsichtlich eines weiteren Eingabe-Flip-Flops aus.
Die mit der geerdeten Bürste B zusammenwirkende Bürste A stellt fest, ob eine in
Lesestellung befindliche Karte eine "Vortrags-"Karte ist oder nicht. Die Bedeutung
der anderen Bürsten ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Eingabelogik des Systems umfaßt vier Flip-Plops 75-76, 77-78,
79.80 und 81-82. Der Flip-Flop 75-76 wird durch ein seine Anschluß 75a zugeführtes
logisches
0-Singabesignal gesetzt. Ist er gesetzt, so geht der
Ausgang an der Leitung 83 auf Logik 0 über und hält den Flip-Flop 75-76 im Setzzustand
durch Rückkopplung auf den Flip-Flop-Anschluß 75b. Das logische 0-Signal an der
Leitung 83 erregt gleichzeitig eine Relaiswicklung 84 und schließt einen Schalter
84a, durch den der Tonkopf O (einer der Tonköpfe in der Kopfbaugruppe 57) über einen
in Ruhe geschlossenen Schalter 86 mit einem Tonfrequenzverstärker 85 verbunden wird.
Dadurch kann eine Information von der dem Tonkopf 0 zugeordneten Tonspur abgenommen
werden, wenn der Tonkopf durch den Kopfantrieb 61 in geeign,eter Weise bewegt wird,
wobei die Information entweder durch den Lautsprecher 35 oder/und durch Kopfhörer
36 übermittelt wird.
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In entsprechender Weise werden NICHT-UND-Elemente 77 und 78 geschaltet,
um einen Flip-Flop zu aktivieren, damit der Tonkopf 1 der Kopfgruppe betätigt wird.
NI(z-UND-Elemente 79 und 8o steuern den Betrieb des Tonkopfs 2 und NICHT-UND-Elemente
81 und 82 steuern den Betrieb des Tonkopts 3. Durch Setzen eines s bestimmten Flip-Flops
kann demnach eine bestimmte Tonspur abgespielt werden und wenn die Logik so gewählt
ist, daß mehrere Eingangs-Flip-Flops nacheinander gesetzt werden, werden die verschiedenen
Tonspuren
(z.B. auf einer 2'Yortrags"-Karte) in entsprechender Weise nacheinander abgespielt.
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"s ist zu beachten, daß die verschiedenen Flip-Flops so angeordnet
sind, daß die NICHT-UND-Elemente 76, 78, 80 und 82 zusätzliche Eingänge haben, wobei
die Anordnung so gewählt ist, daß dann, wenn einer der vier Eingabe-Flip-Flops sich
im Setzzustand befindet, die anderen Flip-Flops zurückgestellt sind. Wenn beispielsweise
der Flip-Flop 75-76 infolge einer logischen 0-Eingabe an seinen Anschluß 75a gesetzt
ist, sind die logischen 0-ElngSnge gleichzeitig an die EingabeanschlUsse 78a, 80a
und 82a angeschlossen, um die anderen drei Eingangs-Flip-Flops zurUckzustellen.
Normalerweise befinden sich die Anschlüsse 75a, 77a, 79a und 81a auf Logik 1 wegen
des Stroms, der von dem Stromversorgungsanschluß Vcc über die Wiederstünde 87, 88,
89 und 90 fließt. Wenn Jedoch die an einen der Anschlüsse 75a, 77a, 79a oder 81a
führende Leitung an Null Volt (Logik 0) liegt, wird der entsprechende Flip-Flop
gesetzt, wird ferner der entsprechende Lesekopf mit dem Tonfrequenzverstärker 85
verbunden, und werden alle übrigen Eingangs-Flip-Flops zurückgestellt, damit die
ihnen zugeordneten Leseköpfe keine Wirkung zeigen.
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Wenn eine Karte erstmalig in Lesestellung gerät, ist der dem Kopf
0 zugeordnete Flip-Flop 75-76 immer gesetzt. Wie das geschieht, wird weiter unten
angegeben.
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Infolgedessen wird die dem Kopf 0 zugeordnete Tonspur abgespielt,
sofern die Kopf anordnung 57 geeignet bewegt wird. Im Setzzustand des dem Kopf 0
zugeordneten Flip-Flops 75-76 liegt die Bürste 1 an Logik 0. Die auf die Karte 32
gedruckte Schaltung kann diese Bürste 1 mit einer der Bürsten 4, 13 und/oder 20
verbinden. Wenn beispielsweise die Bürste 1 dank der auf der in Lesestellung befindlichen
Karte aufgedruckten Schaltung mit der Bürste 4 verbunden ist, und wenn einer der
Reed-Schalter SW1, SW2 oder SW3 mittels des magnetischen Zeigers 41 geschlossen
wird, wird die entsprechende Bürste 2, 6 oder 7 an Logik 0 gelegt. Ferner sei angenommen,
daß die Bürste 2 mit der Bürste 5 (bezeichnet mit"Spiel 1') über einen Leiterstreifen
auf der Karte verbunden ist, daß die Bürste 6 mit der Bürste 14 "Spiel 2") und daß
die Bürste 7 mit der BUrste 21 ("Spiel 3") verbunden ist. Wenn durch die auf die
Karte aufgedruckte Schaltung eine solche Verbindung hergestellt ist, so wird bein
magnetischen Schließen des Reed-Schalters SWl der Eingangs-Flip-Flop 77-78 gesetzt
und wird die dem Kopf 1 zugeordnete Tonspur abgespielt. Wird der Schalter SW2 magnetisch
geschlossen, so wird der Eingangs-Flip-Plop 79-80 gesetzt und die dem Kopf 2 zugeordnete
Tonspur abgespielt,
und wird der Schalter SW3 magnetisch geschlossen,
so wird der Bingangs-Flip-Flop 81-82 gesetzt und das Abspielen der dem Kopf 3 zugeordneten
Tonspur veranlaßt.
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Wenn die beispielsweise beschriebenen Verbindungen auf der Karte
hergestellt sind, wird daher, nachdem die erste Tonspur der Karteabgespielt ist,
durch den von dem Schüler geschlossenen Schalter bestimmt, welche Tonspur anschließend
abgespielt wird. Es muß aber betont werden, daß mit Hilfe der gedruckten Schaltung
auf der Karte Jede beliebige Sohaltverbindung herstellbar ist, und daß Jeder Schalter
oder Entscheidungspunkt an die Bürste Jedes beliebigen Eingangs-Flip-Flops angeschlossen
werden kann. Ferner können die Bürsten 1, 3, 12 und 19, an denen logische 0-Signale
liegen, wenn der zugehörige Flip-Flop im Setzzustand ist, willkürlich an Jede beliebige
gemeinsame Bürste 4, 13 und 20 nach Bedarf angeschlossen werden, um eine bestimmte
Gruppe oder bestimmte Gruppen von Schaltern in Tätigkeit zu setzen. Bei dieser Anordnung
hängt die von der Lehrmaschine hergestellte logische Funktion völlig von dem Leitungsbild
der gerade in Lesestellung befindlichen Karte ab und diese Funktion kann sich von
einer Karte zur anderen ändern, wenn in dem Leitungsbild
entsprechende
Xnderungen vorgenommen worden sind. Natürlich hat, wenn eine Gruppe Reed-Schalter
mit ihrem gemeinsamen Anschluß nicht über ein Leitungsschems an einen aktiven Punkt
(Logik) angeschlossen ist, das Schließen eines der Schalter dieser Gruppe keine
Wirkung. Auf diese Weise können z.B. die Schalter SW1 ... SWO unwirksam gemacht
werden, wenn eine Vortragskarte sich in Lesestellung befindet.
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Neben den oben angegebenen Bürsten ist noch eine Gruppe weiterer
Bürsten 8, 9 und 10 vorgesehen, die als Ausgangs" -Bürsten bezeichnet werden und
die dazu dienen, die Logik aufzufordern, die Karte aus der Lese stellung wegzuführen
und die nächste Karte auszugeben. Eine mit "Ergebnis" beseichnete ste 17 gibt ein
Eingangssignal auf ein mechanisches Zählwerk 91, wodurch das Zählergebnis dieses
Zählwerks anwächst und beispiOlsweise eine Note für den Schüler ermittelt, indem
die Zahl der richtigen Antworten gezählt wird. Die Bürste 24 ("Wiederholung") veranlaßt
die Logik, das Programm auf Kopf 0 zurückzustellen. Die beiden Bürsten A und B geben
der Logik, wenn sie durch einen entsprechenden Leiterweg auf einer Karte miteinander
verbunden sind, ein Signal, aus den erkennbar ist, daß die Karte richtig in Lesestellung
steht. Die mit
"Vortrag" bezeichnete Bürste C läßt die Logik alle
vier Spuren auf der Karte nacheinander abspielen und dann die Karte aus der Lesestellung
wegnehmen. Die logischen Operationen dieser Bürsten und die Arbeitsweise des gesamten
Systems ergibt sich genauer aus der folgenden Beschreibung.
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Es wird angenommen, daß die Lehrmaschine nach Fig. 1 eingeschaltet
ist und daß der Schüler oder der Lehrer einen Stapel Karten 32 auf die Platte 31
gelegt hat. Dann wird der Schalter 38 auf "Vorwärtsbewegung" gestellt. Wenn der
Schüler bereit ist, den Unterrichtsgang zu beginnen, berührt er den Punkt 39 ("ZufUhrung")
mit dem magnetischen Zeiger 41, so daß der in dem Logikdiagramm nach Fig. 7 mit
39 bezeichnete magnetisch betätigbare Schalter angeschlossen wird. Befindet sich
der Schalter 38 in der Stellung "Vorwärtsbewegung" (Fig. 7), so wird eine logische
O-Ringangsgröße von der Rückstellseite eines Speise-Flip-Flops 92-93 abgenommen.
Wenn der Schüler den "Zuführungs"-Schalter 39 schließt, wird eine logische O-Eingangsgröße
dem NICHT-UND- Operator 93 des Flip-Flops 92-93 zugeführt, die den Speise-Flip-Flop
setzt, wodurch wiederum ein Relais 94 erregt und dadurch ein Kontakt 94a geschlossen
und der Kartenfördermotor 55 gespeist wird. Nun beginnt die Zuführung der Karte
und wird fortgesetzt, bis eine Verbindung
zwischen den "Karte
vorhanden" -Bürsten A, B hergestellt ist, wodurch angezeigt wird, daß eine erste
Karte sich in Lesestellung befindet. Bei Herstellung einer Verbindung zwischen den
Bürsten A und B wird ein logisches O-Signal auf die Bürste A gegeben, das über die
Leitung 150 und den Schalter 38 geht und den Flip-Flop 92-93 zurUckstellt.
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Die erste Karte in dem Stapel ist im allgemeinen eine Vortragskarte
und eine derartige Karte ist mit einem gedruckten Leiterweg zwischen der Yortragsbürste
C und der geerdeten Bürste B versehen. Infolgedessen wird ein logisches O-Eingangssignal
auf die Torschaltungselemente 95 und 96 gegeben, das diese Torschaltungen auslöst.
Die anderen Eingangssignale dieser Torschaltungen werden von einem "Ausgangslage-Auslenklage"-Flip-Flop
97-98 abgeleitet, dessen Wirkungsweise nachstehend beschrieben wird.
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Wie in Verbindung mit Fig. 4 angegeben, gehören zu dem Kopfbauteil
57 zwei Entschalter 59 bzw. 60, die als "Ausgangslage"-Schalter bzw. "Auslenklage"-Schalter
bezeichnet werden können. Diese Schalter sind in der unteren rechten Ecke der Fig.
7 zu erkennen. Ist die Kopf-Mechanik in 'tAuagangalage", so befindet sie sich definitionsgemäß
am
Anfang der zum Kopf 0 gehörigen Tonspur. Ist sie in "Auslenklage", so befindet sie
sich am Ende der Tonspur 0.
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Wird die Maschine anfänglich eingeschaltet, so wird die Kopf-Baugruppe
57 automatisch in die Ausgangslage bewegt.
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Dazu werden zunächst gleichzeitig sowohl der Kartenantriebsmotor 55
und der Kopfantriebamotor 61 gespeist, damit die Abnehmerarme 44 zum Bewegen der
Karten in eine Anfangslage und die Kopf-Baugruppe 57 in ihre Ausgangslage bewegt
wird, wozu Relais im Netzteil dienen. Dieser Mechanismus ist in Fig. 7 nicht eingezeichnet,
er kann aber von dem dafür zuständigen Fachmann leicht eingerichtet werden.
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Befindet sich die Kopf-Baugruppe 57 in der Ausgangslage, 80 wird der
Endschalter 59 geschlossen und dadurch ein logisches O-Eingangssignal auf das Element
97 des Ausgang lage-Auslenklagen-Flip-Flops 97-98 gegeben; der Flip-Flop 97-98 wird
dadurch in seinen Ausgabezustand "Ausgangslage" gesetzt. Durch das Schließen des
Endschalters 59 wird ferner ein RUckstell-Eingabe-1puls auf das Element 99 eines
"Abspiel"-Flip-Flops 99-100 gegeben, durch den dieser Abspiel-Flip-Flop zunächst
zurUckgestellt wird. Da der Flip-Flop 97-98 gesetzt ist, wenn die Maschine erstmalig-
eingeschaltet wird, und gleichzeitig noch keine Karte in Betrachtungsposition ist,
kann die Torschaltung 101 ein logisches O-Signal auf die Leitung 102
geben
und infolgedessen auch auf den Eingangsanschluß 75a des Flip-Flops 75-76. Daher
wird, wenn die Maschine erstmalig eingeschaltet wird, der Flip-Flop 75-76 des Kopfes
0 gesetzt und werden die anderen drei Eingangs-Flip-Flops 77-78, 79-80 und 81-82
zurückgestellt.
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Wenn danach der "Vorwärtsbewegungs"-Schalter 39 geschlossen und der
Kartenantrieb 55 betätigt wird, wird eine erste Karte in Lesestellung gebracht.
Es wird unterstellt, daß diese erste Karte. eine Vortragskarte ist, und dementsprechend
entsteht eine Verbindung zwischen den Bürsten B und C über die gedruckte Schaltung
auf der Karte und es wird ein Logisches O-Signal auf die Leitung 103 gegeben. Dieses
Signal auf der Leitung 103 löst zusammen mit dem logischen 1-Signal, das nun an
den Leitungen 104 bzw. 105 liegt (von den Ausgangssignalen der logischen Elemente
75 bzw. 97 herrührend) die Torschaltung 106 aus, so daß der Abspiel-Flip-Flop 99-100
gesetzt wird. Der Antriebsmotor 61 für die Tonköpfe, der auf das Signal in der "Vorwärts"-Leitung
105a (von der "Ausgangslage"-Seite des Flip-Flops 97-98 her) anspricht, wird daher
so erregt, daß er die Sopf-Baugruppe 57 in "Vorwärts"-Richtung Uber die Tonspuren
66 bewegt.
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Wenn die Kopf-Baugruppe 57 das Ende der Tonspuren erreicht, schließt
sie den Entschalt er 60, setzt dabei den Flip-
Flop 97-98 in der
Stellung "Auslenklage" und stellt den Abspiel-Flip-Flop 99-100 über die Kapazität
107 zurück.
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Die Kopf-Baugruppe befindet sich nun in der Stellung "Auslenklage"
und der Flip-Flop 97-98 ist zurückgestellt.
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Unter diesen Umständen kann die Torschitung 108 über die Torschaltung
96 ein logisches O-Signal auf die Leitung 109 zu dem Setz-Eingangsanschluß 77a des
Flip-Flops 77-78 des Kopfes 1 geben, wodurch dieser Flip-Flop 77-78 nun in den Setzzustand
gerät, während die übrigen Eingangs-Flip-Flops zurückgestellt sind. Bei Rückstellung
des Eingangs-Flip-Flops 81-82 wird ein Signal über das ODXR-Oatter 110 und das UND-Gatter
111 gegeben, mit dem der Abspiel-Flip-Flop 99-100 wieder in den Setzzustand gebracht
wird. Da sich in diesem Augenblick der Flip-Flop g7-98 in "Auslenklage"-Stellung
befindet, führt das veränderte Signal auf der Leitung 105a dazu, daß der Kopf-Antriebsmotor
61 sich in entgegengesetztem Sinne dreht; die dem Kopf 1 zugeordnete Tonspur wird
daher nun abgespielt, wenn die Kopf-Baugruppe sich aus der Position "Auslenklage"
zurück in die Position "Auagangslage" bewegt.
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Wenn die Kopf-Baugguppe 57 in der Ausgangslage eintrifft, - mro -wird
der
Endschalter 59 wiederum geschlossen, wodurch der Flip-Flop 97-98 gesetzt und der
Abspiel-Flip-Flop 99-100 zurückgestellt wird. Unter diesen Umständen wird das UND-Gatter
112 über die Torschaltung 95 ausgelöst und das Gatter 112 gibt ein Logisches Signal
über die Leitung 113 auf den Eingangsanschluß 79a des Flip-Flops 79-80 für den Kopf
2, während gleichzeitig die anderen Eingangs-Flip-Flops zurückgestellt werden. Die
dem Kopf 2 zugeordnete Tonspur wird nun in der schon geschilderten Weise.abgespielt.
Am Ende dieses Vorgangs stehen die Köpfe in ihren Positionen "Auslenklage", und
durch eine Folge von Vorgängen, die völlig gleich den schon beschriebenen sind,
wird der Flip-Flop 81-82 des Kopfes 3 in den Setzzustand gebracht, in dem er den
Kopf 3 anregt, und der Kopf-Antrieb wird neuerdings erregt, so daß die Tonspur,
die dem Kopf 3 zugeordnet ist, während der Rückwärtsbewegung der Kopf-Baugruppe
57 abgespielt wird. Am Ende dieses Vorgangs ist die Kopf-Baügruppe in ihre Ausgangslage
zurückgekehrt.
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Wie sich aus der vorstehenden Erörterung ergibt, in der der Betriebszustand
"Vortrag" beschrieben ist, arbeitet das System so, daß alle vier Tonspuren nacheinander
gespielt werden, und schließt diese Arbeitsfolge ab, wenn die Kopf-
Baugruppe
57 in die Ausgangslage zurückgeführt ist.
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Dieses Arbeitsspiel vollzieht sich automatisch mit Hilfe der in Fig.
7 dargestellten Logik, nachdem einfach die Maschine eingeschaltet istund dann eine
Vortragskarte zum Einlaufen in die Betrachtungslage gebracht ist, wobei dann ein
Schaltkreis zwischen den Bürsten B und C geschlossen ist.
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Natürlich ist es erforderlich, daß die auf die Kartenrückseite gedrückte
Schaltung der logischen Schaltung angibt, wann die in Lesestellung befindliche Karte
weggenommen und eine neue Karte in Lesestellung gebracht werden muß.
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Dieses Erfordernis gilt natürlich in gleicher Weise, wenn das System
in der Betriebsweise "Yortrag" arbeitet, wie wenn es in der Betriebsweise "Antwort"
arbeitet. Die Bedingung ist durch zweckmäßigen Gebrauch der Ausgangsbürsten 8, 9
und 10 und das zugehörige ODER-Gatter 115 zu erfüllen. Ein logisches O-Signal, das
einer der Bürsten 8, 9 oder 10 zugeleitet wird, erzeugt ein Signal auf der Leitung
116, die zum Gatter 117 führt, so daß, wenn die Kopf-Baurruppe in der "Ausgangslagen
ankommt und die Leitung 105 auf Logik 1 übergeht, das Gatter 117 ein logisches 0Signal
abgibt, um den Speise-Flip-Flop 92-93
zu setzen und den Antriebsmotor
55 für die Karten zu starten.
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Der Antrieb fördert die in Lesestellung befindliche Karte weg und
holt eine neue Karte in diese Stellung.
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Es ist zu beachten, daß in der Logikschaltung nach dem in Fig. 7
gezeigten System nur dann eine neue Karte in Lese stellung gebracht werden kann,
wenn die Köpfe in ihrer "Ausgangslagen sind. Bei auf "Vortrag" geschaltetem Betrieb
kann das System daher die Karte nur abgeben, nachdem die dem Kopf 1 oder dem Kopf
3 zugeordnete Tonspur abgespielt ist. Natürlich kann das System in an sich bekannter
Weise so verbessert werden, daß die Abgabe der Karte nach dem Abspielen Jeder beliebigen
Tonspur erfolgen kann. Um die Abgabe der Karte durchzuführen, muß ein geeigneter
gedruckter Schaltkreis auf der Karte vorgesehen sein, der eine Verbindung zwischen
einem der Abgabeanschlüsse 8, 9 oder 10 und einer der Bürsten 1, 3, 12 oder 19 herstellt.
Dadurch wird die Abgabe der Karte eingeleitet, nachdem die fraglich Tonspur abgespielt
ist. Wie sich aus der folgenden Beschreibung der logischen Operationen, die beim
Betreiben des Systems im Antwort" -Verfahren erforderlich sind, ergibt, sind mehrfache
Eingangssignale für das ODXR-Gatter 115 erforderlich, um zu verhindern, daß Rückwirkungen
auf die gedruckte Schaltung
auf der Karte Störungen des Systems
verursachen.
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Bei normalem Betrieb beginnt der Kartenstapel mit mindestens einer
Vortragskarte; alle diese Vortragskarten werden nacheinander in Lesestellung gebracht
und die darauf befindlichen Tonnachrichten werden nacheinander abgespielt, wie es
oben beschrieben worden ist. Nach AbschluB der Yortrags-Informationen wird Jedoch
eine " Antwort -Karte in Betrachtungsstellung gebracht. Die auf der Oberseite einer
solchen Karte angeordneten visuell erfaßbaren Informationen sind im allgemeinen
an verschiedenen Stellen in einer rechtwinkligen Netzanordnung von Kartenteilflächen
angeordnet, so daß verschiedene Bilder, Wörter oder Symbole, die stch auf den vorhergegangenen
Vortrag beziehen, an einer Vielzahl von Tastpunkten 65, die bereits beschrieben
wurden, erscheinen. Im "Antwort"-Betrieb muß dann eine erste Tonspur von einer solchen
Antwortkarte automatisch abgespielt werden,; diese Tonspur ist dem Kopf 0 zugeordnet,
und teilt dem Schüler mit, daß er eine Entscheidung treffen soll, und gibt die Gesichtspunkte
für die Entscheidung bekannt.
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Dann muß das System anhalten und warten, bis der Schüler seine Entscheidung
getroffen hat, indem er den magnetischen Zeiger 41 in den Bereich eines der Entscheidung
spunkte bewegt hat, der einem der Reed-Schalter SW1 bis SWO zugeordnet ist.
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Zur Durchführung des "Antwort"-Betriebs ist bei den Antwortkarten
kein gedruckter Leiterweg angebracht, der einen Stromkreis zwischen der Vortrags-Bürste
0 und der geerdeten Bürste B schließen würde. Infolgedessen arbeitet die Anlage
in einer Folge von Vorgängen, die völlig übereinstimmen mit - dem Start der schon
erwähnten "rortrags"-Betriebsweise, und gibt automatisch die Nachricht von der dem
Kopf 0 zugeordneten Tonspur wieder, nachdem eine Antwortkarte in die richtige Stellung
gebracht und ein Stromkreis zwischen den Bürsten A und B geschlossen ist.
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Jedoch wird danach weder das Gatter 108 noch das Gatter 112 ausgelöst,
weil kein logisches O-Signal auf der Leitung 103 ankommt. Das System setzt vielmehr
aus, nachdem die dem Kopf 0 zugeordnete Tonspur abgespielt ist.
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Das System läßt sich an diesem Punkte auf unterschiedliche Weise
wieder in Tätigkeit setzen. Eine erste Möglichkeit ergibt sich, wenn der Schüler
der Meinung ist, er habe die in Tonspur 0 gestellte Frage nicht völliS: verstanden.
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Wenn er diese Tonspur noch einmal hören möchte, kann er seinen magnetischen
Zeiger in die Nähe des punktes 40 (Fig.1) bringen und dadurch den auf ein Magnetfeld
ansprechenden Schalter 40 (Eingezeichnet in der oberen rechten Ecke
der
Fig, 7) schließen. Dadurch wird ein logisches 0-Signal an das Element 120 des Wiederholungs-Flip-Flops
120-121 gegeben, so daß dieser Flip-Flop gesetzt wird. Ist der Flip-Flop 120-121
gesetzt, so bewirkt er über die Relaiswicklung 122, daß der in Ruhe geschlossene
Schalter 86 geöffnet wird, wodurch der Eingang zum Tonfrequenzverstärker 85 unterbrochen
wird. Gleichzeitig wird vom Ausgang des Elementen 121 ein Signal auf den Eingang
des Elementes 110 übertragen, um den Flip-Flop 99-100 zu setzen, wodurch die Kopf-Baugruppe
57 in ihre Ausgangslage zurück bewegt wird.
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Das Ausgangssignal vom Element 120 des Wiederholungs-Flip-Flops 120-121
ist ferner über die Leitung 123 mit dem Eingang eines Gatters 124 gekoppelt, und
dieses Eingangssignal liefert zusammen mit dem über die Leitung 105 zugeführten
Ausgangslage-Signa1 ein, Logisches O-Signal auf die Leitung 102, um zu erreichen,
daß der Flip-Flop 75-76 für den Kopf O in seinem Setzzustand bleibt. Nach dieser
angenommenen Folge von Arbeitsschritten wird die dem Kopf zugeordnete Tonspur noch
einmal abgespielt.
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Gleichgültig, ob der Schüler die Tonnachricht von Spur 0 noch einmal-hören
möchte oder nicht, er muß doch schließlich eine Entscheidung treffen, indem er seinen
magnetischen Zeiger in die unmittelbare Nachbarschaft
eines bestimmten
Entscheidungspunktes auf der Kartenoberseite bringt. Dadurch wird einer der Reed-Schalter
SW1 ..SWO geschlossen. Durch Schließen eines dieser Schalter wird dann eine Folge
von Schritten eingeleitet, wie sie weiter oben in Verbindung mit den verschiedenen
Schaltern SW ... SWO beschrieben worden ist, d.h. es wird ein Signal von der an
den betätigten Schalter angeschlossenen Bürste auf eine der Abspielbürsten 5, 14
oder 21 geleitet. Die gedruckte Schaltung auf der zu diesem Zeitpunkt in Beobachtungsstellung
befindlichen Karte ist natürlich so ausgebildet, daß die bei richtiger Entscheidung
abgespielte Tonspur eine Nachricht mit zweckmäßiger positiver Verstärkung liefert.
Falls erforderlich, kann auf einem Leiterweg der Karte ein Signal an die "Ergebnis"-Bürste
17 gegeben werden, wodurch die richtige Antwort im Zäälwerk 91 vermerkt wird. Wenn
dagegen eine falsche Antwort gegeben wird, entsteht durch Schließen dieses verkehrten
Schalters ein Signal, das dem Flip-Flop zufließt, der mit der Tonspur verbunden
ist, von dem eine Nachricht mit negativer Verstärkung geliefert wird. In Jedem Fall
wird, nachdem die durch die Entscheidung des Schüler hervorgerufene Nachricht abgespielt
worden ist, eine weitere Leitung auf der Karte geschaltet, so daß der Jeweilige
Bürstenkontaktpunkt 3, 12 oder 19 mit einem der Ausgangsanschlüsse 8, 9 oder 10
verbunden ist
und der Speise-Flip-Flop 92-93 in den Setzzustand
gerät, nachdem die gewählte Tonspur abgespielt ist; dadurch wird eine neue Karte
in Betrachtungsstellung gebracht.
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Ein anderer Wiederholungsablauf kann sich ergeben, wenn ein Schüler
eine Entscheidung trifft, die fast richtig ist, bei der der Verfasser des Unterrichtsprogramms
den Schüler aber gern auffordern möchte, einen weiteren Versuch zu machen. In diesem
Fall kann durch eine bestimmte Entscheidung eine Tonspur gewählt sein, die eine
Nachricht liefert, in der dem Schüler mitgeteilt wird, daß seine Entscheidung nicht
ganz richtig war, inwiefern sie nicht ganz richtig war, und daß er seine Entscheidung
noch einmal überdecken möge. Nach dem Abapielen einer solchen Tonspur kann ein dafür
vorgesehener Leiterweg auf der Karte ein Signal an die Wiederholungs-Bürste 24 abgeben,
die ihrerseits über den Inverter 130 und das Gatter 131 ein Signal an den Wiederholungs-Flip-Plop
120-121 gibt. Der Wiederholungs-Flip-Flop gerät daher in den Setzzustand und läßt
die dem Tonkopf 0 zugeordnete Tenspur nochmals ablaufen, aber in diesem Fall wird
die Tonspur erst wiederholt, nachdem zuvor eine 11Verstärkungs"-Tonspur abgelaufen
ist.
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Die erfindungsgemäße logische Schaltung kann auch
Elemente
enthalten, mit denen das Programm verzweigt werden kann; die dafür erforderlichen
Schaltelemente sind in Fig. 8 dargestellt. Hierfür werden vier zusätzliche Bürsten
26 ... 29 benötigt. Die Bürsten 27 ("Abzweigung 1") und 28 ("Abzweigung 2") können
durch die gedruckte Schaltung auf der Karte geschaltet werden, so daß entweder ein
Flip-Flop 135-136 oder ein Flip-Flop 137 -138 gesetzt wird, wenn ein bestimmter
Entscheidungspunkt aktiviert wird. Der Setzzustand eines der beiden Flip-Flops,
abgetastet durch das ODER-Gatter 139, liefert einen Eingang für das Gatter 140.
Ein zweites Eingangssignal für das Gatter 140 wird von der Leitung 105b abgeleitet,
die mit dem Ausgang des Elementes 97 in dem Flip-Flop 97-98 ("Ausgangslage -Auslenklage")
verbunden ist. Infolgedessen wird, wenn die Tonkopf-Baugruppe in der Ausgangslage
steht, ein entsprechendes Signal auf die Leitung 105b gegeben und ein Speise signal
wird auf der Leitung 93a erzeugt, um den Speise-Flip-Flop 92-93 zu setzen. Der Speise-Flip-Flop
92-93 wird so lange im Setzzustand gehalten, wie einer der Flip-Flops 135-136 oder
137-138 im Setzzustand bleiben.
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Die Bürsten 26 (Rlickstellung 1") und 29 ("RUokstellung 2") tasten
Jede Karte ab, wenn sie von dem Eingabestapel in die Beobachtungslage gebracht werden,
Wenn die in Beobachtungsstellung befindliche Karte einen Leiterweg
aufweist,
der einen Stromkreis von der geerdeten Bürste B zur Bürste 26 herstellt, wird der
Flip-Flop 135-136 zurückgestellt. Weist Jedoch die in Beobachtungslage befindliche
Karte einen Leiterweg auf, der einen Stromkreis zwischen der geerdeten Erste B und
der Bürste 29 herstellt, so wird der Flip-Flop 137-138 zurückgestellt. Wie oben
erwähnt, werden so lange Karten fortlaufend zurückgeführt, wie einer der Flip-Flops
gesetzt ist, und wenn daher einmal einer der Abzweigungs-Flip-Flops gesetzt wird,
laufen die Karten durch die Maschine, bis eine bestimmte Karte erscheint, die einen
Leiterweg aufweist, mit dem der gesetzte Flip-Flop zurückgestellt wird. Auf diese
Weise kann das Programm infolge einer bestimmten ersten Antwort zu einer bestimmten
ersten Karte abzweigen und es kann infolge einer bestimmten zweiten Antwort zu einer
bestimmten zweiten Karte abzweigen. Dank dieser Wirkungsweise kann die Antwort is
Schullers die Maschine automatisch veranlassen, eine helfende Information auszugeben,
oder die Maschine kann bei einer andersartigen Antwort zu einem anderen Gegenstand
fortschreiten.
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Vorstehend ist eine bevorzugte Ausführgsform der Erfindung beschrieben
worden, Jedoch sind dem Fachmann im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abwandlungen
ohne weiteres
geläufig. Die Beschreibung soll daher nur als Darstellung
einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung und nicht als Beschränkung aufgefaßt
werden; die denkbaren Variationen und Abänderungen sind, soweit sie in den durch
die PatentansprUche definierten Bereich der Erfindung fallen, in die Erfindung mit
eingeschlossen.