DE2203202C3 - Lehr- und Testgerät - Google Patents

Description

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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 lichtelektrischen Wandlern, die von einer Antworteingabeeinrichtung gesteuert werden, und mit einerdie 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 dei streifenförmigen Bereiche des Bildschirms gegeben werden kann, dann braucht der Benutzer des Gerätes diese Fingerzeige nur so auszuführen, daß er dabei auf den den betreffenden Bereich überdeckenden Streifen drückt und dadurch den zugeordneten Schalter 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 erheb-

¹ 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 Geratebenutzer 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 nichx 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 3 277588) 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, stabförmigen Teiles, den er auf die ihm richtig erscheinende Stc He des Bildschirms aufsetzen muß. Dadurch wird ein in der Spitze dieses Seils angeordneter Sensor eingeschaltet, der auf das Auftreffendes 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 erhebliche 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-

t und einfach ausgebildet ist.
Bei einem Gerät der eingangs genannten Art ist lese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ? fichtelektrischen Wandler als Lichtempfänger von T Antworteingabeeinrichtung bildenden Licht-"hranken vorgesehen sind, und deR die Lichtempfän- ^Tund ihnen zugeordnete Lichtbildermarke an ein- ^Lw eeeenüberliegenden Rändern des Bildschirms Geordnet sind.

Eine in dieser Weise ausgebildete Antworteingabenrichtung ermöglicht eine spontane Beantwortung ^ r ««stellten Frage, erfordert aber nicht eine Beruh-α des Bildschirms, da die Lichtschranken in einem reichend großen Abstand vor dem Bildschirm anrdnet sein können und dadurch auch dann die Antwort zu registrieren vermögen, wenn der Gerätewmwfir den Finger oder die Hand nicht in Berührung Sem Bildschirm bringt. Ferner läßt sich mit Hilfe A-I^t Antworteingabeeinrichtung der Bildschirm berbfe fein »n zueinander senkrecht verlaufende Rei-L_n «on Bildbereichen unterteilen, so daß die GestalaTs Lehr- oder Testprogramms nicht durch die Zahl der selektiv erfaßbaren Flächenbereiche beeinfrächtiet wird. Ein wesentlicher Vorteil besteht ferner Irin daß Fehler nicht nur bei der Eingabe in die Antworteingabeeinrichtung weitgehend ausgeschlosfenTerden sondern daß auch Fehler infolge eines Vers*eens der Antworteingabeeinrichtung so weit wie mftelich ausgeschlossen werden. Dadurch, daß die Stempfänger der Lichtschranken mit Licht der J^Tr Projektionseinrichtung über die Lichtleitelemente beaufschlagt werden, führt nämlich ein Aus-Ser Lichtquelle der Lichtschranken auch zu einem Ausfall der Projektionseinrichtung, der im Gegensatz fum Ausfall einer separaten Lichtquelle der Antwort-Sabeeinrirhtung nicht unbemerkt bleibt. Die ein- ZtI AuTtldung des Gerätes ist sowohl durch die entgegen dieser bewegt wird Die Vorteile eines Mikrofilmstreifens gegenüber anderen Informationstragern liegt u. a. in seiner einfachen Handhabung, ·" ^se.'~ ner Leistungsfähigkeit sowie seiner Wirtschaftlichkeit. Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert, ts zeigt

F i g. 1 eine schematische und perspektivisch dargestellte Ansicht eines Lehrgeräts gemäß der Erfindung, wobei ein Teil des Gerätegehäuses aufgebrochen dargestellt ist.

Fig. 2 a eine perspektivisch dargestellte scnematische Teilansicht des einen Bildschirm des ertm- »5 dungsgemäßen Geräts umgebenden Rahmens, wooei ein al* Teil einer Lichtschranke dienendes pnotoeiektrisches Bauteil im Rahmen dargestellt ist,

Fig. 2 b eine der Fig. 2a vergleichbare Teüansictat wobei im Rahmen ein als Reflektor dienender unter *° ungefähr 45° zum Bildschirm geneigter Spiegel angeordnet ist,

F i g. 3 eine Teildraufsicht auf ein Bildfeld eines im erfindungsgemäßen Gerät verwendbaren In formationsträgers, wobei die Aufteilung des Bildes in einen Sildbereich und einen auf die dann entha tene Information bezogenen Kodierbereich dargestellt isr Fig. 4 e,ne schematisch dargestellte Ansicht eine im erfindungsgemäßen Gerat zur Anwendung korn

menden logischen Schaltung, A_n,;_rht einer

Fig. 5 eine schematisch dargestellte Ansicht emer abgewandelten logischen Schaltung fur das erfin

dungsgemäße Gerat dareestell-

Fig. 6 ein Blockschaltbild des in F.g 1 dargestc.i

ten Lehrgeräts gemäß der Erfindung und

F i g. 7 eine vergrößert ^^ °"^_β^

ein Bildfeld eines im erfindungsgemaßen Gerat setzbaren abgewandelten ^Inform _A ^atlo _f ^ns.^tr^ers

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die demselben Rand zugeordneten Lichtleitelemente mationstrager 13

e ShKmpHngcr und die Lich.lei.el— Γ J Ten,d

Die Kodierung muß nicht unbedmgt auf dem die Informationen tragenden Informationsträger gespei-Sertsein. Sie kann auch auf einem zusätzlichen Strei-

fen beispielsweise einem Magnetband, einem Film-SifenodereinemPapierlochstreifen.enthaltense^ Dann muß allerdings die Zuordnung gewährleistet sein. Zur Vereinfachung der bei einer Verzwetgung des Programms, bei Unterprogrammen sow.e be. Wiederholungsprogrammen au tauchenden Probleme können die Bildfelder des die Informationen tragenden Mikrofilmstreifens nach Speicheradressen kodiert sein. Diese Programme erfordern nämlich ein Über-

A«s"ehmung M des rechte« E _{wdse la}.

Spiegel Mm der in t ig. t du β ungefähr 45

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; _angeordnet sind, wird nach- ^ 8 _u ^_{n Fjg 2a und}

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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 weleher 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, weleher 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 2OF 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 auftrifft und daß kein merkliches Umgebungslicht auf diesen photoelektrischen Bauteil 2OF auftreffen kann. Der Lagerblock 32 für das photoelektrische Bauteil, kann aus einem schwarzen Polvmethacrylester 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 abgewandelten 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

»ο Bildschirms argeordnet 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 ab-

»5 weichender 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 der Lehrmaschine ist am einfachsten im Zusammenhang mit den Fig. 1, 3, 4 und 6 zu verstehen. Die von der 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 photoelektrischen Bauteilen 20.4 bzw. 20 B bzw. 2OC bzw. 2OE bzw.

2OF auf. Wird ein Gegenstand, wie beispielsweise ein Finger des die Lehrmaschine bedienenden Schülers, in eine Stellung gebracht, in welcher vorzugsweise mindestens zwei der zu photoelektrischen Bauteilen führenden Lichtstrahlen unterbrochen werden, dann wird ein mit dem photoelektrischen Bauteil verbundener elektrischer Stromkreis betätigt, wie das nachfolgend im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wird. Durch Anwendung des geeigneten Kodes in den Kodierbereichen 38 und 39 des in Fi g. 3 dargestellter:

programmierten Informationsträgers 13, können ein oder mehrere photoelektrische Bauteile blockiert werden, wodurch die Zahl der einander kreuzenden Lichtstrahlen, welche für dieses bestimmte Bildfeld

des programmierten Informationsträgers 13 in Betracht kommt, reduziert wird.

Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen, in welcher eine Schaltung dargestellt ist, welche in der in Fig. 1 dargestellten Lehrmaschine eingesetzt werden kann. Elektrische Leitungen 41/4 bis 41F der photoelektrischen Bauteile 2OA bzw. 20ß bzw. 2OC bzw. 20D bzw. 20£ bzw. 2OF sind über einen der Widerstände 44/1 bis 44 F mit dem positiven Eingang einer Gleichspannungsquelle 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 2OB ist mit einer Eingangsklemme 63 eines UND-Gatters 47 und mit einer Eingangsklemme 69 eines UND-Gatters 51 verbunden. Die elektrische Leitung 43 £ des photoelektrischen Bauteils 20 E ist mit einer Eingangsklemme 65 des UND-Gatters 47 und mit einer Eingangsklemme 62 des UND-Gatters 45 verbunden. Schließlich ist eine elektrische Leitung 43 F des photoelektrischen Bauteils 2OF mit einer Eingangsklemme 71 des UND-Gatters 51 und darüber hinaus mit einer Eingangsklemme 68 des UND-Gatters 49 verbunden. ^a5

Die Ausgangsleitungen der UND-Gatter 45,47,49 und 51 sind mit der Negativseite der G'eichspannungsquelle 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 Licht auf treffen kann. Demzufolge trifft auf keines der photoelektrischen Bauteile 2OA, 2OC, 20 £ und 20 F Licht auf. Die Widerstände der photoelektrisehen Bauteile 2OA, 2OC, 20£ und 20Fsind demzufolge größer als der Widerstand der photoelektrischen Bauteile 208 und 2OD. Der jeweilige Spannungsabfall an den Widerständen 44 ß und 44 D ist demnach größer als der jeweilige Spannungsabfall an den Widerständen 44/4, 44 C, 44 £ 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 Eingangsklemmen 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 bleiben 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 weitertransportieren.

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 photoekktrischen Bauteile 20 £ und 2OF auf treffen kann. Daraufhin laufen folgende Vorgänge ab. Die photoelektrischen Bauteile 20 ß, 2OC, 20 £ und 20F erhalten kein Licht. Ihre Widerstände sind nunmehr größer als die Widerstände der photoelektrischen Bauteile 2OA und 20D. Der jeweilige Spannungsabfall an den Widerständen 44/1 und 44D ist nunmehr größer als der jeweilige Spannungsabfall an den Widerständen 44 B, 44C, 44£ und 44F. Die Spannungen an den Eingangsklemmen 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 Eirgangsklemme 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 Antwort 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 80/1 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 8OL ist mit dem Negativeingang einer Gleichspannungsquelle 82 verbunden. Der jeweilige Positiveingang der photoelektrischen Bauteile 80/4 bis 8OL ist über entsprechende Widerstände 81A bis 81L mit dem Positiveingang der Gleichspannungsquelle 82 verbunden.

Die Positivseite des photoelektrischen Bauteils 80/4 ist mit den Eingangsklemmen 85, 97 und 99 der ODER-Gatter 120 bzw. 122 bzw. 123 verbunden. Die Positivseite des photoelektrischen Bauteils 80 B ist mit den Eingangsklemmen 86 und 98 der ODER-Gatter 120 bzw. 122 verbunden. Die Positivseite des photoelektrischen Bauteils 8OC ist mit Eingangsklemmen 87 und 100 der ODER-Gatter 120 bzw. 123 verbunden. Die Positivseite des photoelektrischen Bauteils 8OD ist mit einer Eingangsklemme 88 des ODER-Gatters 120 verbunden. Die Positivseite des photoelektrischen Bauteils 80 £ ist mit Eingangsklemmen 89,101, 105 und 109 von ODER-Gattern 121 bzw. 124 bzw. 125 bzw. 126 verbunden. Die Positivseite des photoelektrischen Bauteils 80 F ist mit einer Eingangsklemme 90 des ODER-Gatters 125 verbunden. Die Positivseite des photoelektrischen Bauteils 8OG ist mit Eingangsklemmen 91. 103 und 110 der ODER-Gatter 121 bzw. 124 bzw. 126 verbunden. Die

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Positivseite des photoelektrische η Bauteils 80// 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 Eingangsklemme 94 des ODER-Gatters 121 und mit einer Eingangsklemme 108 des ODER-Gatters 125 verbunden. Die Positivseite des photoelektrischen Bauteils 80K ist mit einer Eingangsklemme 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 80/4, 8OB, 8OC oder 8OD verdunkelt worden ist. Plaziert der die Lehrmaschine bedienende Schüler auf dem Bildschirm 16 einen Finger derart, daß kein Licht auf das photoelektrische Bauteil 80/4 auftreffen kann, dann hat dies zur Folge, daß der Widerstand dieses photoelektrischen Bauteils 80/4 größer wird als der Widerstand von einem der photoelektrischen Bauteile 80ß, 8OC oder 8OD. Der Spannungsabfall am Widerstand 81/4 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 Auswertungen können vorgenommen werden, wenn auf eines der photoelektrischen Bauteile 80S, 8OC oder 80D kein Licht auf trifft.

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, 80//, 80/, 807, 80K oder 8OL verdunkelt worden ist. Plaziert der die Lehrmaschine bedienende Schüler auf dem Bildschirm 16 einen Finger derart, daß kein Licht auf das photoelektrische Bauteil 8OE auftreffen kann, dann hat dies zur Folge, daß der Widerstand des photoelektrischen Bauteils 80 E größer wird als der Widerstand eines der photoelektrischen Bauteile 8OF, 8OG, 80//, 80/, 807,8QKoder 80L. Der jeweilige Spannungsabfall an einem der Widerstände 81F bis 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 8OF bis 8OL durchgeführt werden.

Um herauszubekommen, ob ein Schnittpunkt zwischen horizontal und vertikal verlaufenden Lichtstrahlen blockiert worden ist, ist das UND-Gatter 130 vorgesehen. Geht man davon aus, daß in der Leitung 127 ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches anzeigt, daß eines der photoelektrischen Bauteile 80/4 bis 8OD verdunkelt worden ist und daß in der Leitung 128 darüber hinaus ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches anzeigt, daß eines der photoelektrischen Bauteile 80E bis 8OL abgedunkelt worden ist, dann wild in einer Ausgangsleitung 131 des UND-Gatters 130 ein Signal erzeugt. Dieses in der Ausgangsleitung 131 anfallende ίο Signal kann einem elektrischen Licht zugeführt werden, wie beispielsweise der Kontrollampe 53, 55, 57 oder 59 (vgl. Fig. 1), um anzuzeigen, daß vom Schüler eine Antwort gegeben wurde.

Das ODER-Gatter 122 dient zur Bestimmung der Frage, ob irgendein Lichtstrahl in der linken Hälfte des Bildschirms blockiert worden ist, indem ermittelt wird, ob eines der photoelektrischen Bauteile 80/4 oder 80B verdunkelt worden isi. Plaziert der Schüler auf dem Bildschirm 16 einen Finger derart, daß kein Licht auf das photoelektrische Bauteil 80/4 auftreffen kann, dann ist dessen Widerstand größer als der Widerstand des nhotoelektrischen Bauteils 80 B. Der Spannungsabfall am Widerstand 81/4 ist demnach geringer als der Spannungsabfall am Widerstand 81B. Demzufolge ist die an der Eingangsklemme 97 anliegende Spannung größer als die an der Eingangsklemme 98 des ODER-Gatters 122 anliegende Spannung. Dies hat zur Folge, daß in einer Leitung 132 des ODER-Gatters 122 ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches anzeigt, daß der zum photoelektrischen Bauteil 80/4 ausgerichtete Lichtstrahl unterbrochen worden ist. Eine ähnliche Erklärung läßt sich geben, wenn auf das photoelektrische Bauteil 80 B, welches sich ebenfalls in der linken Hälfte des Bildschirms 16 befindet, kein Licht auftrifft.

Um herauszubekommen, ob irgendeiner der Lichtstrahlen im linken Teil der rechten oder linken Hälfte des Bildschirms blockiert worden ist, d.h., um festzustellen, ob eines der photoelektrischen Bauteile 80/1 oder 8OC verdunkelt worden ist, ist das ODER-Gatter 123 vorgesehen. Plaziert der Schüler auf dem Bildschirm 16 einen Finger derart, daß kein Licht auf das photoelektrische Bauteil 80/4 auftreffen kann, dann wächst dessen Widerstand derart an, daß er größer ist als der Widerstand des photoelektrischen Bauteils 8OC. Der Spannungsabfall am Widerstand 81 4 ist dabei geringer als der Spannungsabfall am Widerstand 81C und demzufolge ist auch die an der Eingangsklemme 99 des ODER-Gatters 123 anliegende Spannung größer a's di«. an der Eingangsklemme 100 auftretende Spannung. In einer Leitung 134 fällt ein vom ODER-Gatter 123 erzeugtes Ausgangssignal an, wel ches anzeigt, daß der auf das photoelektrische Bauteil 80/4 gerichtete Lichtstrahl unterbrochen worden ist. Eine entsprechende Situation besteht, wenn auf das photoelektrische Bauteil 8OC, welches sich ebenfalls in der linken Hälfte von einer der beiden Hälften des Bildschirms 16 befindet, kein Licht auftrifft.

Das ODER-Gatter 124 dient zur Bestimmung der Frage, ob irgendein Lichtstrahl in der oberen Hälfte des Bildschirms blockiert worden ist, d.h., ob irgendeines der photoelektrischen Bauteile 8OE, 8OF, 8OG oder 80// verdunkelt worden ist. Plaziert der Schüler auf dem Bildschirm 16 einen Finger derart, daß auf das photoelektrische Bauteil 8OE kein Licht auftreffen kann, dann ist dessen Widerstand größer als der Widerstand eines der photoelektrischen Bauteile 80 E, 8OG oder 80//. Der Spannungsabfall am Widerstand

81E ist demzufolge geringer als der Spannungsabfall an einem der Widerstände 81F, 81G oder 81H. Die an der Eingangsklemme 101 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 8OW 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 photoelektrischen Bauteile 8OE, 8OF, 80/ oder 8OJ verdunkelt worden ist. Geht man davon aus, daß der Schüler auf dem Bildschirm 16 einen Finger derart plaziert hat, daß kein Licht auf das photoelektrische Bauteil 8OE auftreffen kann, dann ist dessen Widerstand größer als der Widerstand eines der photoelektrischen Bauteile 8OF, 80/ oder 8OJ. Der Spannungsabfall am Widerstand 81E ist demzufolge geringer als der Spannungsabfall an einem der Widerstände 81F, 81/ oder 81J und demnach geringer als die an der Eingangsklemme 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 worden ist. Eine vergleichbare Situation besteht, wenn auf eines der photoelektrischen Bauteile 8OF, 80/ oder 8OJ kein Licht auf trifft.

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 8OE, 8OG, 80/ oder 8OK verdunkelt worden ist. Plaziert der Schüler auf dem Bildschirm 16 einen Finger derart, daß kein Licht auf das photoelektrische Bauteil 8OE auf treffen kann, dann wächst dessen Widerstand derart an, daß er größer ist als der Widerstand eines der photoelektrischen Bauteile 8OG, 80/ oder 80 K. Der Spannungsabfall am Widerstand 81E 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 8OE kein Licht auf trifft. Eine ähnliche Erklärung kann vorgenommen werden, wenn auf eines der photoelektrischen Bauteile 8OG, 80/ oder 80 K kein Licht auf trifft.

Die in Fig. 5 dargestellte logische 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 zweihundertsechsundfünfzig Schnittpunkte anzeigen zu können.

Es wird nunmehr auf Fig. 6 Bezug genommen, in welcher ein Blockschaltbild einer nach dem zuvor beschriebenen Prinzip aufgebauten Lehrmaschine dargestellt ist. Die photoelektrischen Bauteile, wie beispielsweise die photoelektrischen Bauteile 20/1 bis 20 F oder 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 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 kunn es sich ebenfalls um die in den Fig. 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

^a5 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 photoelektiischen 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 von Schnittpunkten aufweist. Zur Auswertung dieses Informationsträgers ist ein Satz zueinander paralleler Lichtstrahlen vorgeseher., welche über den Bildschirm zwischen zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 18 verlaufen, wie beispielsweise in den Figuren vom oberen zum unteren Ende des Rahmens 18. Eine Unterbrechung eines der Lichtstrahlen kann durch einen Finger oder einen anderen Gegenstand registriert werden. Ist eines der photoelektrischer Bauteile hierzu in der Lage, wenn das gewöhnlich dar auf auftreffende Licht unterbrochen wird, dann wire eine korrekte Antwort registriert.

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

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

Die Wirkungsweise dieser logischen Schaltelemente ist derart, daß an einem UND-Gatter ein Ausgangssignal auftritt, wenn, und nur wenn in allen Eingängen zu diesem UND-Gatter Signale auftreten und daß am Ausgang dieses- UND-Gatters kein Signal auftritt, wenn in einem beliebigen oder in keinem der Eingänge zu diesem UND-Gatter kein Signal auftritt. Bei

dem ODER-Gatter besteht folgender Sachverhalt: Im Ausgang dieses ODER-Gatters tritt ein Signal auf, wenn in einem beliebigen oder in allen Eingängen zu diesem ODER-Gatter Signale auftreten, während im Aasgang des ODER-Gatters kein Signal auftritt, wenn, und nur wenn in allen Eingängen zu diesem 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 gekennzeichnet, daß die lichtelektrischen Wandler als Lichtempfänger (20/1 bis 2OF, 80Λ bis 80L) von die Antworteingabeeinrichtung bildenden Lichtschranken (20.4 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 (20/1 bis 20F, 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 (20/1 bis 2OF; 80/1 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.