DE2203202B2 - Lehr- und testgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lehr- und Testgerät mit einer Projektionseinrichtung und einem Bildschirm zur Wiedergabe von Lernstoffen oder Testfragen, die auf einem Informationsträger gespeichert sind und denen eine Kodierung zugeordnet ist, mit vom Licht der Lampe der Projektionseinrichtung beaufschlagbaren lichtelektrischer! Wandlern, die von einer Antworteingabeeinrichtung gesteuert werden, und mit einer die von den lichtelektrischen Wandlern abgegebenen Signale mit von der Kodierung herrührenden Signalen vergleichende Auswerteschaltung.

Bei einem bekannten Gerät dieser Art (CH-PS 480699) sind auf den rechteckigen Bildschirm nebeneinander mehrere durchsichtige Streifen aufgelegt, die von oben nach unten verlaufen und an ihrem unteren Ende auf je: einem Schalter aufliegen, der betätigt wird, wenn die Bedienungsperson zur Beantwortung einer Frage mit dem Finger auf den zugeordneten Streifen drückt. Die Schalter liegen in den Stromkreisen der Lichtempfänger, welche entsprechend der Kodierung des Informationsträgers beleuchtet werden. Ist die auf dem Bildschirm sichtbare Information räumlich derart angeordnet, daß die richtige Antwort durch einen Fingerzeig auf einen oder mehrere der streifenförmiigen Bereiche des Bildschirms gegeben werden kann, dann braucht der Benutzer des Gerätes diese Fingerzeige nur so auszuführen, daß er dabei auf den den betreffenden 3ereich üoerdeckenden Streifen drückt und dadurch den zugeordneten Schal-Ter betätigt. Der Benutzer braucht also keine besonderen Überlegungen darüber anzustellen, wie er die zu gebende Antwort richtig in die Antworteingabeeinrichtung eingibt, sondern kann spontan antworten. Allerdings beschränkt die Aufteilung der Fläche des Bildschirms in einige parallele Streifen den inhaltlichen Aufbau des Lern- oder Testprogramms sowie insbesondere die gleichzeitig zur Auswahl dargebotene Anzahl von Antwortmöglichkeiten sehr erheblich.

In dieser Hinsicht vorteilhafter ist ein anderes bekanntes Lehr- und Testgerät (US-PS 3382588), bei dem hinter dem Bildschirm kapazitive Schalter in mehreren horizontalen und vertikalen Reihen angeordnet sind. Nachteilig ist aber hierbei, daß ein Schaltvorgang nur ausgelöst wird, wenn der Gerätebenutzer

seinen Finger genügend nahe an den kapazitiven Schalter heranführt, was in der Regel ein Berühren des Bildschirms erforderlich macht. Beachtet der Gerätebenutzer dieses nicht, dann kann es dazu kommen, daß die an sich richtige Antwort nicht den entsprechenden Schaltvorgang auslöst und das Gerät deshalb eine falsche Antwort registriert, was allein schon wegen der Irritierung des Gerätebenutzers vermieden werden muß.

Bei einem anderen bekannten Gerät (US-PS

3277588) wird der Bildschirm, auf den die Information projiziert wird, zeilenweise vom Lichtfleck einer Abtasteinrichtung abgetastet. Seine Antwort auf die auf dem Bildschirm sichtbare Information gibt der Gerätebenutzer mit Hilfe eines über eine Leitung mit dem Gerät verbundenen, stabförrnigen Teiles, den er auf die ihm richtig erscheinende Stelle des Bildschirms aufsetzen muß. Dadurch wird ein in der Spitze dieses Seils angeordneter Sensor eingeschaltet, der auf das Auftreffen des Lichtfleckes der Abtasteinrichtung anspricht. Auch hier werden Fehler nur dann vermieden, wenn der in der Hand zu haltende Teil richtig gehandhabt wird, was beispielsweise bei Kindern nicht immer vorausgesetzt werden kann. Aber nicht nur die schwierigere Handhabung, sondern auch der erhebliehe Aufwand ist nachteilig.

Bei einem anderen bekannten Testgerät (FR-PS 1585 606) sind mehrere Lichtschranken in netzartiger Anordnung vor dem Bildschirm vorgesehen, wobei ein den Bildschirm begrenzender Rahmen die Lichtgeber und Lichtempfänger der Lichtschranken aufnimmt. Mit diesem Testgerät läßt sich aber nicht das Wissen des Gerätebenutzers ermitteln, sondern nur dessen physische Reaktionsfähigkeit. Der Gerätebenutzer muß nämlich auf wechselnde Bereiche des Bildschirms abhängig von den darauf projizierten Informationen einen Faustschlag ausführen. Von diesem Faustschlag wird nicht nur die Intensität, sondern auch, mit Hilfe der Lichtschranken, die Plazierung auf dem Bildschirm, ermittelt. Als Lehrgerät, das dem Benutzer Lernstoff vermittelt, ist dieses Gerät also nicht verwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lehr- und Testgerät zu schaffen, das zwar eine spontane Beantwortung der gestellten Fragen durch den Gerätebenutzer ermöglicht, jedoch Bedienungsfehler und andere, gerätebedingte Fehler, weitgehend ausschließt, dennoch aber für die Gestaltung des Lehroder Testprogramms ausreichende Freizügigkeit bie-

tef und einfach ausgebildet ist.

Bei einem Gerät der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die lichtelektrischer! Wandler a's Lichtenipfänger von die Antworteingabeeinrichtung bietenden Lichtschranken vorgesehen sind, und daß die Lichtempfänger und ihnen zugeordnete Lichtbildermarke an einander gegenüberliegenden Rändern des Bildschirms angeordnet üd

entgegen dieser bewegt wird. Die Vorteile eines Mikrofilmstreifens gegenüber anderen Informationsträgern liegt u. a. in seiner einfachen Handhabung, in seiner Leistungsfähigkeit sowie seiner Wirtschaftlichkeit.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführunpbeispielen im einzelner, erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische und perspektivisch darge-

Eine in dieser Weise ausgebildete Antworteingabe- ¹⁰ stellte Ansicht eines Lehrgeräts gemäß der Erfindung

einrichtung ermöglicht eine spontane Beantwortung der gestellten Frage, erfordert aber nicht eine Berührung des Bildschirm·», da die Lichtschranken in einem ausreichend großen Abstand vor dem Bildschirm angeordnet sein können und dadurch auch dann die Antwort zu registrieren vermögen, wenn der Gerätebenutzer den Finger oder die Hand nicht in berührung mit dem Bildschirm bringt. Ferner läßt sich mit Hilfe dieser Antworteingabeeinrichtung der Bildschirm beliebig fein in zueinander senkrecht verlaufende Reihen von Bildbereichen unterteilen, :so daß die Gestaltung des Lehr- oder Testprogramms nicht durch die Zahl der selektiv erfaßbaren Flächenbereiche beeinträchtigt wird. Ein wesentlicher Vorteil besteht ferner darin, daß Fehler nicht nur bei der Eingabe in die Antworteingabeeinrichtung weitgehend ausgeschlossen werden, sondern daß auch Fehler infolge eines Versagens der Antworteingabeeinrichtung so weit vie möglich ausgeschlossen werden. !Dadurch, daß die Lichtempfänger der Lichtschranken mii Licht der Lampe der Projektionseinrichtung über die Lichtleitelemente beaufschlagt werden, führt nämlich ein Ausfall der Lichtquelle der Lichtschranken auch zu einem Ausf; 11 der Projektionseinrichtung, der im Gegensatz zum Ausfall einer separaten Lichtquelle der Antworteingabeeinrichturg nicht unbemerkt bleibt. Die einfache Ausbildung des Gerätes ist sowohl durch die Ausbildung der Antworteingabeeinrichtung als auch die Beleuchtung von deren Lichtempfänger mit Licht der Projektionseinrichtung bedingt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform werden die demselben Rand zugeordneten Lichtleitelemente durch einen einzigen Spiegel gebildet, was ebenfalls im Hinblick auf einen einfachen Aufbau des Gerätes vorteilhaft ist.

Sind die Lichtempfänger und die Lichtleitelemente in an sich bekannter Weise in sich in Richtung des benachbarten Randes des Eiildschirms erstreckenden Ausnehmungen eines Rahmens des Bildschirms ange-

wobei ein Teil des Gerätegehäuses aufgebrochen dargestellt ist,

Fig. 2a eine perspektivisch dargestellte schematische Teilansicht des einen Bildschirm des erfindungsgemäßen Geräts umgebenden Rahmens, wobei ein als Teil einer Lichtschranke dienendes photoelektrisches Bauteil im Rahmen dargestellt ist,

Fig. 2beinederFig. 2a vergleichbare Teilansicht, wobei im Rahmen ein als Reflektor dienender, unter ungefähr 45° zum Bildschirm geneigter Spiegel angeordnet ist,

Fig. 3 eine Teildraufsicht auf ein Bildfeld eines im erfindungsgemäßen Gerät verwendbaren Informationsträgers, wobei die Aufteilung des Bildfeldes in einen Bildbereich und einen auf die darin enthaltene Information bezogenen Kodierbereich dargestellt ist, Fig. 4 eine schematisch dargestellte Ansicht einer im erfindungsgemäßen Gerät zur Anwendung kommenden logischen Schaltung,

Fig. 5 eine schematisch dargestellte Ansicht einer abgewandelten logischen Schaltung für das erfindungsgemäße Gerät,

Fig. 6 ein Blockschaltbild des in Fig. 1 dargestellten Lehrgeräts gemäß der Erfindung und

Fig. 7 eine vergrößert dargestellte Draufsicht auf ein Bildfeld eines im erfindungsgemäßen Gerät einsetzbaren abgewandelten Informationsträgers.

Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Lehrgeräts. Das Lehrgerät 10 besitzt ein auf einer Basisplatte 11 angeordnetes Gehäuse 12. Innerhalb dieses Gehäuses 12 ist ein programmierter Informationsträger 13 angeordnet, bei welchem es sich vorzugsweise um einen Mikrofilmstreifen handelt, welcher kodierte Bildfelder trägt. Die Vorderfront 14 des Gehäuses 12 weist einen Bildschirm 16 zur Hintergrundprojektion auf, welcher aus einem durchscheinenden Material hergestellt ist. Um den Rand des Bildschirms 16 herum ist ein rechteckiger Rahmen

A-UMicuiiiung^ii ^i.1^.0 IXU₁....W..JV.W., „..^w....„_{o u}..₆~ 18 angeordnet, welcher eine U-förmige Ausnehmung ordnet, dann ist es, um die Zahl der Lichtschranken 50 30 aufweist, in welcher Lagerblöcke 32 gelagert sind, in einfacher Weise ändern zu könne-m, vorteilhaft, eine die verschiebbar gelagerte photoelektrische Bauteile verschiebbare Anordnung vorzusehen. 20A bis 2OF aufnehmen. Ebenfalls in der U-förmigen Die Kodierung muß nicht unbedingt auf dem die Ausnehmung 30 des rechteckigen Rahmens 18 sind Informationen tragenden Informationsträger gespei- Spiegel 22 in der in Fig. 2b dargestellten Weise gelächert sein. Sie kann auch auf einem zusätzlichen Strei- 55 gert, welche unter einem Winkel von ungefähr 45° fen, beispielsweise einem Magnetband, einem Film- zur Vorderfront 14 angeordnet sind. Beider in Fig. 1 streifen oder einem Papierlochstreifen, enthalten sein. dargestellten Ausführungsform einer Lehrmaschine Dann muß allerdings die Zuordnung gewährleistet sind sechs photoelektrische Bauteile 20/t bis 2OF darsein. Zur Vereinfachung der bei einer Verzweigung gestellt; es versteht sich jedoch, daß jede beliebige des Programms, bei Unterprogrammen sowie bei ⁶° Zahl an photoelektrischen Bauteilen vorgesehen sein Wiederholungsprogrammen auftauchenden Probleme kann. Die Art und Weise, in welcher die photoelektrikönnen die Bildfelder des die Informationen tragen- sehen Bauteile 2OA bis 2OF sowie die Spiegel 22 im den Mikrofilmstreifens nach Speicheradressen kodiert rechteckigen Rahmen 18 angeordnet sind, wird nachsein. Diese Programme erfordern nämlich ein Über- folgend näher im Zusammenhang mit den Fig. 2 a und springen einzelner Bildfelder des Mikrofilmstreifens ⁶5 2 b beschrieben. Ein bevorzugtes Bildformat für ein sowie die Wiedergabe von Bildfeldern unter Nichtbe- Bildfeld des programmierten Informationsträgers 13 achtung ihrer Reihenfolge auf den Mikrofilmstreifen, ist in Fig. 3 dargestellt. Der programmierte Informawobei der Mikrofilmstreifen in Vorschubrichtung und tionsträger 13 ist in der Lehrmaschine derart ausge-

richtet, daß er in eine Abtast- oder Auswertestation durch eine Filmbühne 17 bewegbar ist. Zwischen dem Bildschirm 16 und dem programmierten Informationsträger 13 ist ein Projektionsobjektiv 26 angeordnet, welches im Gehäuse 12 unter optischer Ausrichtung zur Filmbühne 17 und zum Bildschirm 16 gelagert ist. Eine Projektionslampe 28, welche mit einer nicht dargestellten geeigneten elektrischen Potentialquelle verbunden ist, strahlt Licht ab, welches durch den Informationsträger 13 und das Projektionsobjektiv 26 hindurchtritt und auf dem Bildschirm 16 ein Bild entwirft. An dieser Stelle sei vermerkt, daß an Stelle des ausgewählten optischen Projektionssystems auch andere, für den Durchschnittsfachmann in Betracht kommende Projektionssysteme eingesetzt werden können. Aus Gründen der Uberschaubarkeit der Zeichnungen sind für dieses Projektionssystem demnach auch keine weiteren Einzelheiten dargestellt. Kontrollampen 53, 55, 57 und 59, welche zur Anzeige einer richtigen oder unrichtigen Beantwortung einer Frage durch die Bedienungsperson dienen, sind vorzugsweise in der Basisplatte 11 der Lehrmaschine angeordnet. Sie können jedoch an jeder anderen Stelle der Lehrmaschine vorgesehen sein, welche für die nachfolgend als Schüler bezeichnete Bedienungsperson sichtbar ist. In der Lehrmaschine kann ein modularer Drucker 73 lösbar eingesetzt sein, welcher die Herstellung einer ständig ausgedruckten Aufzeichnung 75 über das Leistungsverhalten des Schülers ermöglicht. Der erwähnte Drucker muß nicht unbedingt einen Teil der Lehrmaschine bilden, er kann vielmehr in einiger Entfernung, wie beispielsweise am Pult des Lehrers, angeordnet sein.

In Fig. 2a ist in einer perspektivisch und vereinfacht dargestellten Ansicht ein Teil des rechteckigen Rahmens 18, in welchem die Lagerblöcke 32 für die photoelektrischen Bauteile gelagert sind, in der Nähe des photoelektrischen Bauteils 2OF dargestellt. Der rechteckige Rahmen 18 besitzt, wie bereits erwähnt, eine rechteckige U-förmige Ausnehmung 30, in welcher der für den photoelektrischen Bauteil vorgesehene Lagerblock 32 verschiebbar gelagert ist. Der Lagerblock 32 für den photoelektrischen Bauteil weist ein zylindrisches Loch 34 auf, an dessen unterem Ende der photoelektrische Bauteil 2OF angeordnet ist, welcher über nicht dargestellte Leitungen mit der zugeordneten logischen Schaltung verbunden ist. Ausführungsbeispiele dieser logischen Schaltung werden nachfolgend im Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5 näher beschrieben. Das zylindrische Loch 34 dient für das auf den photoelektrischen Bauteil 20 F auf treffende Licht als Lichtabschirmung, um sicherzustellen, daß ein von der Projektionslampe 28 ausgesandter Lichtstrahl 29, welcher vom Spiegel 22 reflektiert wird, auf den photoelektrischen Bauteil 2OF auf trifft und daß kein merkliches Umgebungslicht auf diesen photoelektrischen Bauteil 2OF auftreffen kann. Der Lagerblock 32 für das photoelektrische Bauteil, kann aus einem schwarzen Polymethacrylester aus Metall oder einem anderen lichtundurchlässigen Material hergestellt sein. Die Lagerung der übrigen photoelektrischen Bauteile ist mit der Lagerung des als Beispiel angeführten photoelektrischen Bauteils 2OF vergleichbar.

In Fig. 2b ist derjenige Teil des rechteckigen Rahmens 18 dargestellt, welcher zur Aufnahme der Spiegel 22 in der rechteckigen U-förmigen Ausnehmung 30 dient. Der Rahmen 18 ist vorzugsweise aus einem Polymethacrylester, aus Glas oder anderem lichtdurchlässigen Material hergestellt. An Stelle der lichtdurchlässigen U-förmigen Ausnehmung 30 kann derjenige Teil des Rahmens 18, welcher den Spiegel aufnimmt, auch L-förmig ausgebildet und lichtundurchlässig sein. Der Rahmen 18 braucht darüber hinaus auch nicht lichtdurchlässig zu sein, wenn zwischen dem Spiegel und den von der Projektionslampe 28 darauf auftreffenden Lichtstrahlen liegende Teile

ίο ausgeschnitten sind. Durch die Anwendung eines lichtdurchlässigen Rahmens werden jedoch eine einfache Veränderung der Spiegelstellungen sowie eine Erweiterung oder Verminderung der Zahl der Spiegel ermöglicht. Bei einem nicht dargestellten abgewan-

'5 delten Ausführungsbeispiel brauchen die Spiegel nicht einzeln einstellbar zu sein: längs zweier Seiten des Bildschirms sind dabei vielmehr durchgehende Spiegelstreifen angeordnet, wobei die photoelektrischen Bauteile auf der jeweils gegenüberliegenden Seite des Bildschirms angeordnet sind. In diesem Falle würde die Auswahl eines Lichtstrahls durch die Lagerblöcke 32 vorgenommen, welche in ihren zylindrischen Löchern 34 jeweils ein photoelektrisches Bauteil enthalten. Andere Arten photoelektrischer Bauteile und abweichender Spiegelanordnungen, welche die zuvor beschriebenen ersetzen können, lassen sich in der dem Fachmann bekannten Art verwenden.

Die Planspiegel können durch Prismen oder andere reflektierende Körper ersetzt werden. Für die Lichtleitung können Faseroptiken vorgesehen sein. Ein Vorteil der bevorzugten Ausführungsform liegt darin. daß die zuvor beschriebenen Spiegel billig sind und daß von der Projektionslampe Gebrauch gemacht wird, was zur Vereinfachung und zur Vermeidung von Fehlern beiträgt.

Es wird nunmehr auf Fig. 3 Bezug genommen, in welcher ein mögliches Bildformat für ein Bildfeld des programmierten Informationsträgers 13 dargestellt ist. Bei diesem Informationsträger handelt es sich um einen Filmstreifen, welcher einen Bildbereich 36, Kodierbereiche 38 und 39 sowie Perforationslöcher 40 aufweist. Die Kodierbereiche 38 und 39 beziehen sich auf die Stellungen der photoelektrischen Bauteile längs zweier Seiten des in Fig. 1 dargestellten rechteckigen Rahmens 18.

Die Bedienung und das Betriebsverhalten dei Lehrmaschine ist am einfachsten im Zusammenhang mit den Fig. 1, 3, 4 und 6 zu verstehen. Die von dei Projektionslampe 28 ausgehenden Lichtstrahlen A bis F gelangen durch den programmierten Informationsträger 13 und das Projektionsobjektiv 26 hindurch, werden an der Oberfläche der Spiegel 22 reflektiert und treffen auf den photoelektrischer Bauteilen 20A bzw. 2OB bzw. 20C bzw. 20 £ bzw 2OFauf. Wird ein Gegenstand, wie beispielsweise eir Finger des die Lehrmaschine bedienenden Schülers in eine Stellung gebracht, in welcher vorzugsweise mindestens zwei der zu photoelektrischen Bauteiler führenden Lichtstrahlen unterbrochen werden, danr wird ein mit dem photoelektrischen Bauteil verbun dener elektrischer Stromkreis betätigt, wie das nachfolgend im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieber wird. Durch Anwendung des geeigneten Kodes in der Kodierbereichen38und39 des in Fig. 3 dargestellter programmierten Informationsträgers 13, können eir oder mehrere photoelektrische Bauteile blockier werden, wodurch die Zahl der einander kreuzender Lichtstrahlen, welche für dieses bestimmte Bildfelc

.los programmierten Informationsträgers 13 in Betracht kommt, reduziert wird.

Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen, in wel-L'hcr eine Schaltung dargestellt ist, welche in der in Ii g. 1 dargestellten Lehrmaschine eingesetzt werden kann. Elektrische Leitungen 41A bis 41F der photoelektrischen Bauteile 2OA bzw. 20ß bzw. 2OC bzw. 20 D bzw. 20£ bzw. 20F sind über einen der Widerstände 44A bis 44F mit dem positiven Eingang einer üleichspannungsquelle 42 verbunden. Die elektrische Leitung 43/4 des photoelektrischen Bauteils 2OA ist mit einer Eingangsklemme 60 eines UND-Gatters 45 und der Eingangsklemme 66 eines UND-Gatters 49 verbunden. Die elektrische Leitung 43 B des photoelektrischen Bauteils 20 B ist mit einer Eingangs- '5 klemme 63 eines UND-Gatters 47 und mit einer Eingangsklemme 69 eines UND-Gatters 51 verbunden. Die elektrische Leitung 43£ des photoelektrischen Rauteils 20 £ ist mit einer Eingangsklemme 65 des UND-Gatters 47 und mit einer Eingangsklemme 62 des UND-Gatters 45 verbunden. Schließlich ist eine elektrische Leitung 43F des photoelektrischen Bauteils 2OF mit einer Eingangsklemme 71 des UND-Gatters 51 und darüber hinaus mit einer Eingangsklemme 68 des UND-Gatters 49 verbunden.

Die Ausgangsleitungen der UND-Gatter 45, 47,49 und 51 sind mit der Negativseite der Gleichspannungsqueüe 42 über die einzelnen Kontrollampen 53 bzw. 55 bzw. 57 bzw. 59 verbunden.

Man nehme an, daß die Anordnung eines Fingers des die Lehrmaschine bedienenden Schülers am Kreuzungspunkt zwischen den Lichtstrahlen A und C (vgl. Fig. 1) zweier Lichtschranken die korrekte Antwort auf die in Form eines Bildes auf den Bildschirm projizierte Frage repräsentiert. Der Kodierbereich 38 des programmierten Informationsträgers 13 bewirkt, daß auf die photoelektrischen Bauteile 20£ und 2OF kein l icht auftreffen kann. Demzufolge trifft auf keines der photoelektrischen Bauteile 2QA, 2OC, 20£ und 20FLicht auf. Die Widerstände der photoelektrisehen Bauteile 20/4, 2OC, 20£ und 2OF sind demzufolge größer als der Widerstand der photoelektrischen Bauteile 20 B und 2OD. Der jeweilige Spannungsabfall an den Widerständen 44 B und 44D ist demnach größer als der jeweilige Spannungsabfall an den Widerständen 44A, 44 C, 44 E und 44 F. Die Spannung an den Eingangsklemmen 60, 61 und 62 des UND-Gatters 45, an den Eingangsklemmen 64 und 65 des UND-Gatters 47. an den Eingangsklemmen 66 und 68 des UND-Gatters 49 sowie an der Eingangsklemme 71 des UND-Gatters 51 ist größer als die Spannungen an der Eingangsklemme 63 des UND-Gatters 47, an der Eingangsklemme 67 des UND-Gatters 49 und an den Eingangsklemtnen 69 und 70 des UND-Gatters 51. Das UND-Gatter 45 sorgt dafür, daß die Kontrollampe 53 aufleuchtet. Demgegenüber werden die UND-Gatter 47, 49 und 51 nicht in diese Lage versetzt. Die Kontrollampen 55 bzw. 57 bzw. 59 bleiber, demnach ausgeschaltet. Das Aufleuchten der Kontrollampe 53 zeigt an, daß von dem die Lehrmaschine bedienenden Schüler die richtige Antwort gegeben wurde. Allgemein übliche elektronische Einrichtungen können im Anschluß daran, wie das durch das kodierte Bildfeld in Übereinstimmung mit der registrierten Antwort bestimmt wird, den Informationsträger bis zum nächsten vom Programm angesteuerten, kodierten Bildfeld weitertransportie-Man gehe nunmehr davon aus, daß der Schüler nicht die richtige Antwort gewählt hat, da er seinen Finger am Schnittpunkt der beiden Lichtstrahlen B und C (vgl. Fig. 1) plaziert hat. Wiederum bewirkt der Kodierbereich 38 des programmierten Informationsträgers 13, daß kein Licht auf die photoelektrischen Bauteile 20£ und 20F auf treffen kann. Daraufhin laufen folgende Vorgänge ab. Die photoelektrischen Bauteile 20B, 2OC, 20£ und 20F erhalten kein Licht. Ihre Widerstände sind nunmehr größer als die Widerstände der photoelektrischen Bauteile 20/4 und 20D. Der jeweilige Spannungsabfall an den Widerständen 44A und 44D ist nunmehr größer als der jeweilige Spannungsabfall an den Widerständen 44 B, 44C, 44E und 44F. Die Spannungen an den Eingangsklennmen 61 und 62 des UND-Gatters 45, an den Eingangsklemmen 63, 64 und 65 des UND-Gatters 47, an der Eingangsklemme 68 des UND-Gatters 49 sowie an den Eingangsklemmen 69 und 71 des UND-Gatters 51 sind dabei größer als die jeweilige Spannung an der Eingangsklemme 60 des UND-Gatters 45, an den Eingangsklemmen 66 und 67 des UND-Gatters 49 und an der Eingangsklemme 70 des UND-Gatters 51. Das UND-Gatter 47 sorgt demnach dafür, daß die Kontrollampe 55 aufleuchtet. Die UND-Gatter 45, 49 und 51 werden hierzu nicht in die Lage versetzt, so daß die Kontrollampen 53 bzw. 57 bzw. 59 uneingeschaltet bleiben. Das Aufleuchten der Kontrollampe 55 zeigt an, daß vom Schüler eine falsche A.ntwort gegeben wurde. In Übereinstimmung mit der Kodierung des auf dem Bildschirm wiedergegebenen Bildfeldes und der vom Schüler registrierten Antwort, wird ein anderes Bildfeld des Informationsträgers auf dem Bildschirm wiedergegeben.

Es wird nunmehr auf Fig. 5 Bezug genommen, in welcher ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer logischen Schaltung dargestellt ist, welche in eine Lehrmaschine der zuvor skizzierten Art eingebaut werden kann, wobei diese Lehrmaschine mit zwölf photoelektrischen Bauteilen 80.4 bis 8OL ausgerüstet ist und hierdurch 32 Schnittpunkte zwischen den Lichtstrahlen der benutzten Lichtschranken zur Verfügung stellt. Der Negativeingang eines jeden der photoelektrischen Bauteile 80/4 bis 80 L ist mit dem Negativeingang einer Gleichspannungsquelle 82 verbunden. Der jeweilige Positiveingang der photoelektrischen Bauteile 80/1 bis 8OL ist über entsprechende Widerstände 81/1 bis 81L mit dem Positiveingang der Gleichspannungsquelle 82 verbunden.

Die Positivseite des photoelektrischen Bauteils 80/1 ist mit den Eingangsklemmen 85, 97 und 99 dei ODER- Gatter 120 bzw. 122 bzw. 123 verbunden. Die Positivseite des photoelektrischen Bauteils 80 B ist mil den Eimgangsklemmen 86 und 98 der ODER-Gattei 120 bzw. 122 verbunden. Die Positivseite aes photoelektrischen Bauteils 8OC ist mit Eingangsklemmer 87 und 100 der ODER-Gatter 120 bzw. 123 verbun den. Die Positivseite des photoelektrischen Bauteil: 8OD isr. mit einer Eingangsklemme 88 des ODER-Gatters 120 verbunden. Die Positivseite des photoelektrischen Bauteils 80£ ist mit Eingangsklemmer 89,101, 105 und 109 von ODER-Gattern 121 bzw 124 bzw. 125 bzw. 126 verbunden. Die PositivseiU des photoelektrischen Bauteils 8OF ist mit einer Ein gangsklemme 90 des ODER-Gatters 125 verbunden Die Positivseite des photoelektrischen Bauteils 8OC ist mit Eingangsklemmen 91, 103 und 110 de ODER-Gatter 121 bzw. 124 bzw. 126 verbunden. Dii

Positivseite des photoelektrischen Bauteils 8Of/ ist mit einer Eingangsklemme 92 des ODER-Gatters 121 und mit einer Eingangsklemme 104 des ODER-Gatters 124 verbunden. Die Positivseite des photoelektrischen Bauteils 80£ ist mit Eingangsklemmen 93, 107 und 111 der ODER-Gatter 121 bzw. 125 bzw. 126 verbunden. Die Positivseite des photoelektrischen Bauteils 8OJ ist mit einer Eingangsklernme 94 des ODER-Gatters 121 und mit einer Eingangsklemme 108 des ODER-Gatters 125 verbunden. Die Positivseite des photoelektrischen Bauteils 8OK ist mit einer Eingaingsklemme 95 des ODER-Gatters 121 und mit einer Eingangsklemme 112 des ODER-Gatters 126 verbunden. Schließlich ist die Positivseite des photoelektrischen Bauteils 8OL mit einer Eingangsklemme 96 des ODER-Gatters 121 verbunden. Die Ausgangssignale der ODER-Gatter 120 und 121 gelangen über Leitungen 127 bzw. 128 zu einem UND-Gatter 130.

Aufgabe des ODER-Gatters 120 ist es, herauszufinden, ob irgendeiner der senkrecht verlaufenden Lichtstrahlen blockiert wurde, d.h., ob irgendeines der photoelektrischen Bauteile SOA, 80ß, 8OC oder SOD verdunkelt worden ist. Plaziert der die Lehrmaschine bedienende Schüler auf dem Bildschirm 16 einen Finger derart, daß kein Licht auf das photoelektrische Bauteil SOA auftreffen kann, dann hat dies zur Folge, daß der Widerstand dieses photoeieKtnschen Bauteils SOA größer wird als der Widerstand von einem der photoelektrischen Bauteile 80ß, 8OC oder 8CiD. Der Spannungsabfall am Widerstand 81A ist geringer als der Spannungsabfall an einem der Widerstände 81B, 81C oder 81D. An der Eingangsklemme 85 liegt demnach eine höhere Spannung an, als an den Eingangsklemmen 86, 87 oder 88 des ODER-Gatters 120. Dies hat zur Folge, daß in der Leitung 127 am ODER-Gatter 120 ein Ausgangssignal anfällt, welches anzeigt, daß einer der senkrecht verlaufenden Lichtstrahlen unterbrochen worden ist. Entsprechende Auswertunger, können vorgenommen werden, wenn auf eines der photoelektrischen Bauteile SOB, SOC oder 8OD kein Licht auftrifft.

Das ODER-Gatter 121 dient zur Bestimmung, ob irgendeiner der horizontal verlaufenden Lichtstrahlen blockiert wird, d.h., ob irgendeines der photoelektrischen Bauteile 8OE, 8OF, 8OG, 80H, 80/, 807, 80K oder 8CIL verdunkelt worden ist. Plaziert der die Lehrmaschine bedienende Schüier auf dem Bildschirm 1.6 einen Finger derart, daß kein Licht auf das photoelektrische Bauteil 80£ auftreffen kann, dann hat dies zur Folge, daß der Widerstand des photoelektrischen Bauteils 80£ größer wird als der Widerstand eines der photoelektrischen Bauteile 8OF, 8OG, SOH, 80/, 8OJ, SOK oder 80L. Der jeweilige Spannungsabfall an einem der Widerstände 81Fbis 81L und demzufolge die an der Eingangsklemme 89 des ODER-Gatters 121 anliegende Spannung ist größer als die an Eingangsklemmen 90, 91, 92, 93, 94, 95 oder 96 auftretende Spannung. In der Leitung 128 fällt ein vom ODER-Gatter 121 erzeugtes Signal an, welches anzeigt, daß einer der horizontal verlaufenden Lichtstrahlen unterbrochen worden ist. Vergleichbare Auswertungen können für jedes abgedunkelte photoelektrische Bauteil der photoelektrischen Bauteile •OF bis 8OL durchgeführt werden.

Um herauszubekommen, ob ein Schnittpunkt zwischen horizontal und vertikal verlaufenden Lichtstrahlen blockiert worden ist, ist das UND-Gatter 130

ίο

\orgesehen. Geht man davon aus, daß in der Leitunj 127 ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches anzeigt daß eines der photoelektrischen Bauteile SOA bis 801 verdunkelt worden ist und daß in der Leitung 128 dar

über hinaus ein Ausgangssignal erzeugt wird, welche: anzeigt, daß eines der photoelektrischen Bauteile SOt bis 8OL abgedunkelt worden ist, dann wird in einei Ausgangsleitung 131 des UND-Gatters 130 ein Signa erzeugt. Dieses in der Ausgangsleitung 131 anfallende

Signal kann einem elektrischen Licht zugeführt wer den, wie beispielsweise der Kontrollampe 53, 55. 5^m, oder59 (vgl. Fig. 1), um anzuzeigen, daß vom Schülei eine Antwort gegeben wurde.

Das ODER-Gatter 122 dient zur Bestimmung dci

»5 I-rage, ob irgendein Lichtstrahl in der linken Hälfte des Bildschirms blockiert worden ist, indem ermittel! wird, ob eines der photoelektrischen Bauteile SOA oder 80ß verdunkelt worden ist. Plaziert der Schüler auf dem Bildschirm 16 einen Finger derart, daß kein

Licht auf das photoelektnsche Bauteil SOA auf treffen kann, dann ist dessen Widerstand größer als der Widerstand des photoelektrischen Bauteils 80 B. Der Spannungsabfall am Widerstand SlA ist demnach geringer als der Spannungsabfall am Widerstand SlB.

Demzufolge ist die an der Eingangsklemme 97 anliegende Spannung größer als die an der E.ngangsklemme 98 des ODER-Gatters 122 anhegende Span-

H^Ungr,r?i^{eS at ZUr Fol}8^e' ^{daß in einer} Leitung 132 aes UDER-Gatters 122 ein Ausgangssignal erzeugt wird welches anzeigt, daß der zum photoelektrischen Bauteil SOA ausgerichtete Lichtstrahl unterbrochen worden ist. Eine ähnliche Erklärung läßt sich geben, wenn auf das photoelektnsche Bauteil 80B. weiches sich ebenfalls in der linken Hälfte des Bildschirms 16 befindet, kein Licht auftrifft.

Um herauszubekommen, ob irgendeiner der Lichtstrahlen in· hnken Teil der rechten oder linken Hälfte des Bildschirms blockiert worden ist, d.h., um festzu-„n α ™°J? ^{eineS der} Photoelektrischen Bauteile SOA ?, **^{C verd}«nkelt worden ist, ist das ODER-Gatter 123 vorgesehen. Plaziert der Schüler auf dem Bildschirm 16 einen Finger derart, daß kein Licht auf das photoelektnsche Bauteil SOA auftreffen kann, dann 4. !? Tv^ Widerstand derart an. daß er erößer ^^^Sr^der _< ^Wlderstanddes Photoelektrischen Bauteils WiC. Der Spannungsabfall am Widerstand SlA ist dabei geringer als der Spannungsabfall am Widerstand tu. <'demzufolge ist auch die an der Eingangsklemme 99 des ODER-Gatters 123 anliegende Spanso nune großer als die an der Eingangsklemme 100 auf-"^nung-In einer Leitung 134 fällt ein vom ■"■"'¹²³ erzeugtes Ausgangssignal an, wel- :, daß der auf das photoelektrische Bauteil gerichtete Lichtstrahl unterbrochen worden ist. bine entsprechende Situation besteht, wenn auf das photoelektnsche Bauteil 8OC, welches sich ebenfalls mι der linken Half te von einer der beiden Hälften des Bildschirms 16 befindet, kein Licht auftrifft. Pr °_U ^DER-Gatter 124 dient zur Bestimmung der J i^eM° ^^{gendein Lic}htstrahl in der oberen Hälfte des Bildschirms blockiert worden ist, d.h., ob irgend- ^^J^'xMaxisdhen ^Baute«e 80£, 8OF 80G WH D^V,^eT^dV^{nkelt worden} ist. Plaziert der Schüler 6, 21 ΤΊ ^Bl}^d?^chlrm 16 einen Finger derart, daß auf das photoelektnsche Bauteil 80F. kein Licht auftreffen kann, dann ist dessen Widerstand größer als der Widerstandeines der photoelektrischen Bauteile 8OF, 8OG oder SOH Der Spannungsabfall am Widerstand

il

81/-. ist demzufolge geringer als der Spannungsabfall an einem der Widerstände 81F, 81G oder 81H. Die an der Eingangskiemine 1101 anliegende Spannung ist dabei größer als die an den Eingangsklemmen 102, 103 oder 104 des ODER-Gatters 124 anliegende Spannung. Das in einer Leitung 136 erzeugte Ausgangssignal des ODER-Gatters 124 zeigt an. daß einer der Lichtstrahlen in der oberen Hälfte des Bildschirms 16 unterbrochen worden ist. Entsprechende Auswertungen können für jedes verdunkelte Bauteil der photoelektrischen Bauteile 8OF, 8OG oder 8OH durchgeführt werden.

Das ODER-Gatter 125 dient zur Bestimmung der Frage, ob irgendein Lichtstrahl im oberen Teil der oberen oder unteren Hälfte des Bildschirms 16 blokkiert worden ist, d.h., ob irgendeines der photoelektrisehen Bauteile 80£, 8¹OF, 80/ oder 807 verdunkelt wurden ist. Geht man davon aus. daß der Schüler auf dem Bildschirm 16 einen Finger derart plaziert hat, daß kein Licht auf das photoelektrische Bauteil 80£ auftreffen kann, dann ist dessen Widerstand größer als der Widerstand eines der photoelektrischen Bauteile 8OF, 80/oder 80./. Der Spannungsabfall am Widerstand 81£ ist demzufolge geringer als der Spannungsabfall an einem der Widerstände 81F, 81/ oder 817 und demnach geringer als die an der Eingangsklcmme 106, 107 oder 108 des ODER-Gatters 125 auftretende Spannung. Das in einer Leitung 138 anfallende Ausgangssignal des ODER-Gatters 125 zeigt an. daß einer der Lichtstrahlen im oberen Teil der oberen oder unteren Hälfte des Bildschirms 16 unterbrochen worcen ist. Eine vergleichbare Situation besteht, wenn auf eines der photoelekirischen Bauteile 8OF. 80/ oder 807 kein Licht auftrifft.

Das ODER-Gatter 126 dient zur Bestimmung der Frage, ob irgendeiner der Lichtstrahlen in der jeweils oberen Hälfte des horizontal in vier Teile aufgeteilten Bildschirms 16 blockiert worden ist, d. h., ob eines der photoelektrischen Bauteile 80£, 8OG, 80/ oder 80K verdunkelt worden ist. Plaziert der Schüler auf dem Bildschirm 16 einen Finger derart, daß kein Licht auf das photoelektrische Bauteil 80£ auftreffen kann, dann wächst dessen Widerstand derart an, daß er größer ist als der Widerstand eines der photoelektrischen Bauteile 8OG, 80/ oder 8OX. Der Spannungsabfall am Widerstand 81 £ ist nunmehr geringer als der Spannungsabfall an einem der Widerstände 81G, 81/ oder 81K. Die an der Eingangsklemme 109 anliegende Spannung ist dabei größer als die an den Eingangsklemmen 110,111 oder 112 auftretende Spannung, was zur Folge hat, daß in einer Leitung 140 ein vom ODER-Gatter 126 erzeugtes Ausgangssignal anfällt. Dieses Ausgangssignal zeigt an, daß einer der Lichtstrahlen in der jeweils oberen Hälfte des horizontal in vier Teile aufgeteilten Bildschirms 16 unterbrochen worden ist. Die zuvor gegebene Erklärung basiert auf der Annahme, daß auf das photoelektrische Bauteil 80 E kein Licht auf trifft. Eine ähnliche Erklärung kann vorgenommen werden, wenn auf eines der photoelektrischen Bauteile 8OG, 80/ oder 8OK kein Licht auf trifft.

Die in Fig. 5 dargestellte logisch? Schaltung ermöglicht die Anzeige von zweiunddreißig Schnittpunkten. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß durch das Hinzufügen jedes weiteren ODER-Gatters die Zahl der definierten Schnittpunkte verdoppelt wird. Die Zahl der erforderlichen photoelektrischen Bauteile ergibt sich durch Verdoppelung der Quadratwurzel aus der gewünschten Zahl an Schnittpunkten. Dies bedeutet, daß beispielsweise zweiunddreißig photoelektrische Bauteile erforderlich sind, um zweihun-Jortsechsundfünfzig Schnittpunkte anzeigen zu können.

Es wird nunmehr auf Fig. ft Bezug genommen, in welcher ein Blockschaltbild einer nach dem zuvor beschriebenen Prinzip aufgebauten Lehrmaschine dargestellt ist. Die photoelektrischen Bauteile, wie beispielsweise die photoelektrischen Bauteile 2OA bis 2OFoder 80/4 bis 8OL sind durch den Block 150 verkörpert. Die Eingänge der photoelektrischen Bauteile steuert eine diesen zugeordnete logische Schaltung, welche durch einen Block 152 angedeutet ist und bei

'5 welcher es sich um die in den Fig. 4 oder 5 dargestellte Schaltung handeln kann. Bei einem auf die Antworten des die Lehrmaschine bedienenden Schülers bezugnehmenden Komparator 154 kann es sich ebenfalls um die in den F ig. 4 und 5 dargestellte Schaltung oder aber um eine programmgesteuerte Schaltung der üblichen Art handeln. Der Komparator 154 vergleicht die Ausgangssignale der durch den Block 150 verkörperten photoelektrischen Bauteile und eines zum Auswerten eines kodierten Bildfeldes 158 vorgesehenen Kode-Auswerters 156, wobei das Format des kodierten Bildfeldes mit dem in Fig. 3 dargestellten Format übereinstimmen kann. Die Kodierung des auf dem Bildschirm wiedergegebenen Bildfeldes steuert die photoelektrischen Bauteile über die durch den Block 152 angedeutete logische Schaltung, wobei die durch den Block 150 verkörperten photoelektrischen Bauteile mit dem Komparator 154 gekoppelt sind. Der Komparator 154 kann Indikatoren 160, welche sich auf die Richtigkeit der vom Schüler gegebenen Antwort beziehen, wie beispielsweise den Kontrollampen 53, 55, 57 und 59, einem Aufzeichnungsgerät 161 für die Antworten des Schülers, wie beispielsweise dem Drucker 73, sowie einer Transporteinrichtung 162 für einen Vorschub des Bildfeldes ein Ausgangssignal zuleiten.

In Fig. 7 ist eine abgewandelte Ausführungsform eines Informationsträgers 13 dargestellt, welcher Perforationslöcher 40 und ein kodiertes Bildformat 151 sowie verschiedene, voneinander getrennte Antwortspalten oder Antwortbereiche 153 an Stelle vor Schnittpunkten aufweist. Zur Auswertung dieses Informationsträgers ist ein Satz zueinander parallelei Lichtstrahlen vorgesehen, welche über den Bildschirm zwischen zwei einander gegenüberliegenden Seiter des Rahmens 18 verlaufen, wie beispielsweise in der Figuren vom oberen zum unteren Ende des Rahmen: 18. Eine Unterbrechung eines der Lichtstrahlen kam durch einen Finger oder einen anderen Gegenstam registriert werden. Ist eines der photoelektrischei Bauteile hierzu in der Lage, wenn das gewöhnlich dar auf auftreffende Licht unterbrochen wird, dann win eine korrekte Antwort registriert.

Es besteht die Möglichkeit, daß das zuvor beschrie bene System derart funktioniert, daß mehr als ein richtige Antwort auf eine auf dem Bildschirm wieder gegebene Frage gegeben werden kann. Die hierzu ei forderlichen elektronischen Einrichtungen können i einer Weise ausgebildet sein, welche dem Aufbau ei nes bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Gerät entspricht, das an derartige Erfordernisse angepaßt is In der vorhergehenden Beschreibung wurde im Zv

sammenhang mit den beschriebenen Schaltungen ai UND-Gatter sowie auf ODER-Gatter hingewiesei

Wirkungsweise diese·, logischen Schaltelemente ierart, daß an einem UND-Gatter ein Ausgangssi-1 auftritt, wenn, und nur wenn in allen Eingängen iiesem UND-Gatter Signale auftreten und daß am ägang dieses UND-Gatters kein Signal auftritt, in in einem beliebigen oder in keinem der Einige zu diesem UND-Gatter kein Signal auftritt. Bei

dem ODER-Gatter besteht folgender Sachverhalt: 1 Ausgang dieses ODER-Gatters tritt ein Signal ai wenn in einem beliebigen oder in allen Eingängen diesem ODER-Gatter Signale auftreten, während Ausgang des ODER-Gatters kein Signal auftri wenn, und nur wenn in allen Eingängen zu dies« ODER-Gatter kein Signal auftritt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   Lehr- und Testgerät mit einer Projektionseinrichtung und einem Bildschirm zur Wiedergabe von Lernstoffen oder Testfragen, die auf einem Informationsträger gespeichert sind und denen eine Kodierung zugeordnet ist, mit vom Licht der Lampe der Projektionseinrichtung beaufschlagbaren lichtelektrischen Wandlern, die von einer Antworteingabeeinrichtung gesteuert werden, und mit einer die von den lichtelektrischen Wandlern abgegebenen Signale mit von der Kodierung herrührenden Signalen vergleichenden Auswerteschaltung, dadurch gekenazeichnet, daß die lichtelektrischen Wandler als Lichtempfänger (2OA bis 2OF, 8OA bis 80L) von die Anrworteingabeeinrichtung bildenden Lichtschranken (2OA bis 2OF, 22, 80/1 bis 80L) vorgesehen sind, und daß die Lichtempfänger und ihnen zugeordneten Lichtleitelemente (22) an einander gegenüberliegenden Rändern des Bildschirms (16) angeordnet sind.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranken (2OA bis 2OF, 22, 80/1 bis 80L) ein Gitter bilden.
3. 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ein und demselben Rand zugeordneten Lichtleitelemente (22) durch einen einzigen Spiegel gebildet sind.
4. 4. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfänger (2OA bis 2OF; 80A bis 80L) und die Lichtleitelemente (22) in sich in Richtung des benachbarten Randes des Bildschirms (16) erstreckenden Ausnehmungen (30) eines Rahmens (18) des Bildschirms verschiebbar angeordnet sind.