-
Zuordnungslerngerät Die erfindung betrifft ein Zuordnungslerngerät
für programmierte Lochkarten mit Lernverstärkung durch Signale.
-
Solche Geräte bestehen aus einer Kontaktplatte mit einander zugeordneten
i'Lufgaben- und Lösungskontakten,auf welche die Lochkarten aufzulegen sind. Diese
Geräte dienen als Schülerbungsgerät zum Rechnen,Lesenlernen und für andere Fächer,insbesondere
in Volksschulen.Dabei werden mit dem Gerät Zuordnungen (Aufgabe zu Lösung) nach
dem Prinzip der Auswahlantwort gebildet.Die Lernverstärkung wird durch ein oder
mehrere Signale erreicht.
-
Es sind Lerngeräte im Prinzip bekannt,z.B. unter der Bezeichnung "Elektrisches-Lernkarten-System"
oder "Leuchtspiel".Beide Geräte arbeiten nach dem Prinzip,daß durch Schließen eines
elektrischen Stromkreises ein Signal ausgelöst wird. Unter den Löchern einer Lochkarte
sinds auf einer Platte Kontakte aufgebracht, die nach einem vorbestimmten System
untereinander verbunden sind. Bei richtiger Zuordnung von Aufgabe und Lösung mit
Hilfe zweier Stecker durch die Schüler fließt ein Strom durch die Kontakte und eine
Lampe leuch-tet als Signal auf.
-
Die vorstehend beschriebenen Geräte sind nicht ausreichend "mogelsicher"
,da sie nur bei richtiger Lösung eine Lernverstärkung bieten. Der Schüler kann so
lange raten oder probieren,bis er die richtige Zuordnung gefunden hat. In diesem
Falle tritt kein Lernerfolg ein.Ein weiterer Nachteil besteht darin,daß bei häufigem
Üben sich die Schüler die Zuordnungen der Kontakte der Platte nach ihrer Reihenfolge
und Lage einprägen und dann nicht mehr genötigt sind,die Aufgabenlösung durch Nachdenken
zu finden. Um das zu verhindern,aieWt das Leuchtspiel bereits vor,weitere drei andere
elektrische Zuordnungen unter die Lochkarte zu legen bzw. durch Drücken eines Schalters
wirksam werden zu lassen.Dieses System ist jedoch ebenfalls nicht sicher,da die
Gefahr besteht,daf3 die Schüler versehentlich eine falsche Zuordnung von Platte
und Lochkarte wählen und dadurch sich Falsches einprägen.
-
Es ist daher Aufgabe der Yrfindung,durch beseitmgung dieser Nachteile
ein mogelsicheres und vielseitig verwendbares neues Lerngerät zu schaffen.
-
Diese Aufgabe wird in erster Linie dadurch gelöst,daß als Signal Lampen
unterschiedlicher Farbe verwendet werden,wobei eine Lampe bei falscher Zuordnung
aufleuchtet und erst nach einer vorbestimmten Zeitspanne selbsttätig wieder erlischt,während
für die gleiche Zeitspanne der Stromdurchgang durch die andere Lampe (für die richtige
Zuordnung) gesperrt ist. Dadurch wird rreicht,daß das Kind merkt,daß es durch Raten
oder Probieren langsamer zum Ziel kommt, als durch Überlegung.
-
Eine weitere Ausführungsform der erfindung ,die gegebenfalls auch
für sich alleine einsetzbar ist,sieht vor,daß mehr als zwei senkrechte Kontaktreihen
vorhanden sind,daß die Eonkaktreihen symmetrisch zur mittleren Sängs- und mittleren
Querachse des Kontaktplattenrahmens liegen, daß je ein Kontakt jeder Reihe in ungeordneter
folge mit einem Kontakt jeder weiteren Reihe verbunden ist und daß innerhalb einer
Kontaktreihe je zwei oder mehr Kontakte untereinander verbunden sind. Hierdurch
wird eine so große Vielzahl von Zuordnungen von Aufgaben und Lösungen erreicht,da3
es für den Schüler unmöglich ist,diese Zuordnungen im Gedächtnis zu behalten. Außerdem
ergibt sich dadurch der Vorteil,daß durch die Zuordnung von einer Aufgabe zu mehreren
Lösungen hbw. von mehreren Aufgaben zu einer Lösung Lösungssequenzen programmiert
werden könne,welche für die Lösung komplizierterer Lernfolgen unabdingbar sind Nach
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein abeinschaltbarer Zähler von
einem impulsgeber Zählimpulse in der Folge von 1 Hz erhalten. Dadurch wird eine
leicht ablesbare Leistungszeitmessung möglich,die für den Schüler einen starken
Leistungsanreiz darstellt.Sie ermöglicht auch dem Lehrer eine Beurteilung sowohl
des Schülers als auch des Programmes.
-
Binde weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor,daß mindestens
ein Signal,gegebenenfalls zusätzlich, ein akustisches Signal ist.
-
Dadurch wird ein zusätzlicher Lernanreiz gegeben.
-
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
n"s stellen dar: Fig. 1 den Schaltplan für die Signalgebung ig. 2 den Schaltplan
für den Zeitmesser Fig. 3 einen Plan der Lage und elektrischen Verbindungen der
kontaktreihen Fig. 4a,b,c,d die Lochkarte eines Systems in den vier möglichen V
erwendungslagen ig. 5a,b,c,d jeweils eine Lochkartenseite von vier weiteren Systemen
Nach Fig. 1 leuchtet beim Stecken einer richtigen Zuordnung mit den Steckern St1
und St2 in die Kontakte K1a und K1b die grüne Lampe Lg auf. beim Stecken einer falschen
Zuordnung z.B. K2b und K3b fließt der Strom der Spannungsquelle U2
durch den Ruhekontakt r des Relais Rel ,durch Lg,durch die Widerstände R4 bzw R6
und durch den Gleichrichter G1 ,so daß ein positiver Impuls an die Basis des TRansistors
T1gelangt und den monostabigen Multivibrator einschaltet.Das Relais zieht an, so
daß die Spannung U2 über den Kontakt a an die rote Lampe Lr gelangt und diese zum
Aufleuchten bringt.Die rote Lampe wird für die durch den Kondensator und den Tri@mwiderstand
R1 definierte lmpulsdauer eingeschaltet.
-
Gleichzeitig wird die Zuleitung zur grünen Lampe Lg und den Stecker
St1 unterbrochen,so daß während dieser Zeit der Schüler die grüne Lampe nicht zum
Aufleuchten bringen kann.
-
Da beim tuben die Möglichkeit einer dauernden Vertauschung der Steckerpolung
gegeben ist, ist die Zwischenschaltung eines Gleichrichters G1 erforderlich,welcher
dem transistor 11 immer die richtige positive Spannung liefert. Der Kondensator
C1 verhindert durch Speicherwirkung ein Flattern des Relais.Die Widerstände R2 und
H3 gewährleisten die richtige Betriebsbasisspannung am iransistor T2. Durch die
Verwendung einer Komplementärschalttzg wird ein zusätzlicher Uetriebsspannungseinschalter
gespart,da nur
während der Impulsdauer aus der Spannungsquelle Ux1ein
Strom fließt.
-
Die gesamte Schaltung ist mit den elektrischen Kontakten und deren
Verbindung als gedruckte Sctlaltung aufgebaut.
-
In Fig. 1 sind zur vereinfachung der Darstellung die zugehörigen Aufgaben-
und Lösungskontakte z.B. Kia und Kib , deren Verbindung miteinander gestichelt dargestellt
ist, jeweils auf gleicher Höhe eingezeichnet. iatsächlich erfolgt die Verbindung
der Kontakte lagemäßig wie als Beispiel in Fig. 3 dargestellt.
-
Jach Fig. 2 ,die den impulsgeber für das Zählgerät zeigt,besteht dieser
aus einem astabilen Multivibrator.Die Impulsfolge von 1 lIz ist definiert durch
die Widerstände R7 und R8 und den Kondensator C3 .Der Einsahalter S liegt nicht,wie
sonst üblich,in der ezetriebsspannungszuleitung,wobei beim Sinschalteil bereits
der erste Impuls gegeben würde; das hatte eine Verfälschung der gestoppten neit,
nämlich eine ,erlängerung um eine Sekunde zur Folge. Er liegt vielmehr in der Basisleitung
des Transmstors T3 ; danlit wird eine Impulsverzögerung von ca 1 Sekunde beim Einschalten
erreicht.Um rauch bei der Anordnung nach ig. 2 ohne Betriebsspannungsschalter auskommen
zu können,ist diese Schaltung auch als komplementäre Schaltung mit dem Silizium
Transistor 13 und dem HF Germanium Transistor T4 aufgebaut. Der Widerstand X10 in
der Basisstrecke von T4 unterdrückt den Reststrom..Der Widerstand R9 definiert die
zum Ansprechen des Zählers Z erforderliche Impulsdauer. Die Diode D läßt die im
Zähler Z erzeugte Induktionsspannung abfließen.
-
Die technischen Daten der Widerstände ,Koiidcnsatoren usw. sind nicht
angegebenen, da sie abhängig von den verwendeten Transistoren sind und vom Fachmann
ohne erfinderisches Zutun durch Berechnung und Versuche gefunden werden können.
-
Fig. 3 gibt die Lage und elektrische Verbindung der Kontaktieihen
im ilaßstab 1:1 an. Um die Lochkarte in vier unterschiedlichen Lagen auf die Kontakte
auflegen zu können,ist die Anordnung der Kontakte und Kontaktreihen so getroffen,daß
sie symmetrisch zur mittleren Langs- und Querachse der Lochkarte liegen.
-
Wird eine Lochkarte z.B. nach dem Lochungssystem der Fig. 4a auf die
Kontaktplatte gelegt,so dient die erste senkrechte ir7ontaktreihe als Aufgabenreihe.
Die dritte Kontaktreihe dient als Lösungsreihe. Es sind dabei von zur oben nach
unten gerechnet der zweite, vierte ,sechste und achte Kontakt von der Lochkarte
verdeckt und die anderen Kontakte für die Zuordnungen frei. Die Symbole in den Löchern
geben die richtigen Zuordnungen an.
-
Beim Umdrehen der Lochkarte um die Längsachse zur Beniitzung ihrer
Rückseite entsteht nach Fig. 4b eine zweite Zuordnungsfolge. Die bisher geöffneten
Kontakte der Lösungsreihe sind nun verdeckt und die bisher verdeckten sind offen.
-
Wird die Karte mit der Vorderseite seitenverkehrt aufgelegt,dann ergibt
sich nach Fig. 4c die dritte Zuordnungsreihenfolge.Es wird nun die vierte Lochreihe
zur Aufgabenreihe,dabei sind der zweite, vierte,sechste und achte Kontakt geöffnet.
Die Reihe sechs wird zur Lösungsreihe.
-
Bei Benutzung der Riickseite ergibt sich nach i?ig. 4d die vierte
Zuordnung,weil dann der erste,dritte'fünfte und siebte Kontakt der Aufgabenreihe
geöffnet ist.
-
Fig. 5 a,b,c,d zeigt vier weitere Systeme von Lochkarten.@an kann
wieder von jedem system durch Vertauschen der Seiten und Umkehrung der Karten je
4 unterschiedliche Zuordnungsmöglichkeiten schaffen.
-
(Bei Fi,T,.5a allerdings nur #2) Durch verschiedenartige Kombinationen
der Kontaktreihen und unter benutzung von geöffneten und ## verdeckten Kontakten
können je nach Bedürfnis weitere Lochkartensysteme gebildet werden.
-
Bunter Bezugnahme auf ### Fig. 4 und 5 werden nachstehend die verschiedenen
Mengenverhältnisse von Aufgaben und Lösungen erläutert.(In Klammern ist ds Grundverhältnis
angegeben) System nach dig. 4a 8 Aufg. zu 4 Lösungen (2:1) bei Seitenvertauschung
(siehe Fig. 4c) 4 Aufg. zu 8 Lösungen (1:2) System nach rig. 5a zweimal 4 Aufg.
zu 4 Lösungen (1:1)
System nach Fig. 5b 8Aufg. zu 4 Lösungen (2:1)
bei Seitenvertausenung 4Äufg. zu 8 Lösungen t1:2) System noch Fig. 5c 12 Aufg. zu
4 Lösungen t3:1) bei Seitenvertauschung 4 Aufg. zu 12Lösungen (1:3) System nach
Fig. 5d 24 Aufg. zu 4 Lösungen (6:1) bei Seitenvertauschung 4 Aufg. zu 24Lösungen
(1:6) Die verschiedenen Kartensysteme erfüllehje eine spezielle didaktische Aufgabe.
-
Bei dem System nach ig. 4a bis d ist eine Kartenseite freigehalten
für Darstellungen und aechenhilfen.
-
Das System nach rig. 5a ist für die übliche Paarzuordnung geeignet,
wobei sich auf jeder Karte eine doppelte 4er Zuordnung befindet.
-
Das System nach Fig. 5b gibt durch seine langen Spalten die Möglichkeit
z.B. lineare Mengendarstellungen oder lange Aufgabenketten zu programmieren.
-
Das System nach Fig 5c eignet sich bei Seitenvertauschung für Lösungssequenzen,also
für Aufgaben,die eine mehrfache Lösung erfordern.
-
Das System nach wig. 5d ist einsetzbar für schnelle formale Übungen,
wobei auf einer Karte eine 4@ach-Zuordnung mit fdnf Wiederholungen möglich ist.