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Lehrmaschine für grafische Disziplinen Die Erfindung bezieht sich
auf eine Lehrmaschine, insbesondere auf eine Lehrmaschine für grafische Disziplinen.
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Die vorliegende Maschine ist zum Unterricht und zur Kontrolle von
Kenntnissen bei Lernenden in darstellender Geometrie und technischem Zeichnen vorgesehen,
kann aber auch beim Studium anderer technischer und physikalisch mathematischer
Disziplinen verwendet werden, wo grafische Lösungen möglich sind.
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Es sind Lehrmaschinen für grafische Disziplinen weit bekannt, die
ein Eingabegerät für grafische Antwort des Lernenden, eine logische Einheit, eine
Informationseinheit und eine Steuereinheit einschließen0 Das Eingabegerät für grafische
Antwort des Lernenden enthält eine Kontakt platte, eine Lochkarte, eine stromführende
Platte und ein Pormular für Aufgabenstellung, die der Reihe nach übereinanderliegenO
Die mit dem Eingabegerät für die Antwort gekoppelte logische Einheit weist einen
Codierer, einen Decodierer und einen Komparator oder Vergleicher auf, die hintereinandergeschaltet
sind, und die Informationsein heit ist durch in Reihe liegende Einheiten für Vorlagen,
Anzeigen und Bewerten gebildete Mit der Informationseinheit und mit der logischen
Einheit ist die Steuereinheit verbunden, DLese Maschine arbeitet wie folgt: Der
Lernende führt auf dem Formular für Aufgabenstellung des Eingabegeräts für die Antwort
mit Hilfe von Zeicheninstrumenten die nächstfolgende grafische Konstruktion aus
und locht dann mittels eines stromführenden Stechzirkels das Formular für Aufgabenstellung
an bestimmten Stellen der aufgezeichneten Linie0 Falls die Konstruktion richtig
ausgeführt ist und die Kontaktpunkte (Lochungen) richtig gewählt sind, gelulgt der
durch ein Schließen zweier Kontakte der Kontaktplatte erzeugte Stromimpuls in die
logische Einheit der Maschine einer wird dieser Impuls mit einem ln den Speicher
der Maschine eingeschriebenen Programm verglichen.
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Nach dem Vergleich der Antwort mit dem Programm wird
sie
als Antwort entweder akzeptiert oder verworfen. Der Lernende wird darüber durch
die Informationseinheit (in Form eines entsprechenden akustischen oder Lichtsignals)
in Kenntnis gesetzt, und, falls der betreffende Aufgabenschritt durch ihn richtig
erfüllt ist, ist die Maschine zur Aufnahme der nächsten Antwort bereit; wenn aber
die Antwort falsch ausgefallen ist, muß der Lernende an der Erfüllung dieses Aufgabenschritts
so lange arbeiten, bis er der Maschine eine richtige Antwort vorlegt.
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Die bekannten Maschinen weisen eine Reihe von wesentlichen Nachteilen
auf: Erstens erfordern diese Maschinen vom Lernenden, obwohl sie seine Antwort an
die Maschine in grafischer Form vorsehen, einen gewissen zusätzlichen Zeit- und
Arbeitsaufwand für den Vorgang der Kontaktierung selbst0 Zweitens ist der Vorgang
der Kontaktierung für die Kontakte der Kontaktplatte und den stromführenden Stechzirkel
nicht eindeutig, weil auf einer beliebigen Geraden eine unendliche Menge von Punktpaaren
genommen werden kann und sie alle eine und dieselbe Linie bestimmen. Zur Auswahl
zweier bestimmter Punkte auf irgendeiner Linie einer durch den Lernenden auszuführenden
Konstruktion muß also die Wahl der Kontaktpunkte gesondert vermerkt oder vereinbart
werden, was praktisch beinahe unerfüllbar ist, weil dies die Idee der Konstruktion
selbst zunichte macht, Werden nämlich dem Lernenden die Stelzen der Kontaktpunkte
von vornherein vorgegeben, so entfällt die Notwendigkeit der Kon:strlzkt.ion der
gesuchten Linie nach irgendwelchen anderen 10arametern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der genannten
Nachteile eine derartige Lehrmaschine für grafische Disziplinen zu schaffen, die
dem Lernenden es ermöglicht, seine grafische Antwort der Maschine in natürlicher
Form, d. h. durch unmittelbares Zeichnen der betreffenden Linien der Konstruktion
von Zeichnung, Schema, Kurve ohne irgendwelche zusätzlichen Tätigkeiten und Operationen
vorzulegen.
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Diese Aufgabe wird bei einer Lehrmaschine für grafische Disziplinen
mit einem Eingabegerät für eine grafische Antwort des Lernenden, bestehend aus einer
Kontaktplatte, einer Lochkarte, einer stromführenden Platte und einem Formular für
Aufgabenstellung, die der Reihe nach übereinanderliegen; mit einer mit dem Eingabegerät
für die Antwort elektrisch gekoppelten logischen Einheit, bestehend aus einem Codierer,
einem Decodierer und einem Komparator, die hintereinandergeschaltet sind; mit einer
Informationseinheit, bestehend aus in Reihe liegenden Einheiten für 'Vorsagen",
Anzeigen und Bewerten, deren Eingänge je an den usgang des Komparators angeschlossen
sind; und mit einer mit der Informationseinheit und der logischen Einheit verbundenen
Steuereinheit, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Decodierer aufweist eine
bei einer richtigen Antwort des Lernenden ansprechende Koinzidenz-UND-Schaltung,
deren Eingänge mit dem Eingabegerät fUr die Antwort über entsprechende identisch
geschaltete Dioden des Codierers verbunden sind, und ferner ein Verzögerungselement,
das die UND-Schaltung nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit nach deren Ansprechen
in den Ausgangszustand zurückbringt und dessen Eingang an den Ausgang der UND-Schaltung
angeschlossen ist.
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Die erfindungsgemäße Lehrmaschine für grafische Disziplinen gewährleistet
eine natürliche Form des Verkehrs des Lernenden mit der Maschine, erfordert keine
speziellen Fertigkeiten bei der Arbeit und besitzt eine hohe Funktionssicherheit.
Darüber hinaus sichert sie eine schnelle automatische Umstellung von einem Programm
auf das andere durch den Lernenden selbst.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung naher erläutert.
Es zeigen: Pigo 1 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Lehrmaschine für grafische Disziplinen; und Figo 2 das elektrische Schaltbild eines
Ausführungs beispiels des Decodierers der logischen Einheit der Maschine gemäß der
Erfindung.
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Die erfindungsgemäße Lehrmaschine für grafische Disziplinen enthält
ein Eingabegerät 1 (Fig. 1) für die Eingabe der grafischen Antwort in die Lehrmaschine,
das aus einer Kontaktplatte, einer Lochkarte, einer elastischen, stromführenden
Metallplatte und einem Formular für Aufgabenstellung (nicht gezeigt), die der Reihe
nach übereinanderliegen, besteht. Das Eingabegerät 1 ist elektrisch mit einem Codierer
II a und einem Decodierer II b sowie mit einem Komparator II c verbunden, die in
Reihe geschaltet sind und zusammen eine logische Einheit 11 der Maschine
bilden,
die ihrerseits mit einer Steuereinheit III der Maschine und einer Informationseinheit
IV verbunden ist, die ebenfalls elektrisch mit der Steuereinheit III gekoppelt ist.
Die Informationseinheit IV hat hintereinandergeschaltete Einheiten IV a, IV b bzw.
IV c für "Vorsagen", Anzeigen und Bewerten.
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Der Oodierer II a (Fig. 2) stellt eine UND-Gatter-Schaltung (UND-Verknüpfungsglied)
dar, deren Eingänge 1, 2, 3 und 4 mit dem Eingabegerät 1 für grafische Antwort (Fig.
1) mittels entsprechender, identisch geschalteter, dem Codierer II a zugehöriger
Dioden 5, 6, 7 und 8 verbunden sind, während deren Ausgang über ein Verzögerungselement
9 und ein elektromechanisches Relais 10 mit dem Komparator II c gekoppelt ist.
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Die UND-Schaltung kann beispielsweise aus vier elektromechanischen
Relais 11, 12, 13 und 14 mit entsprechenden Kontsktgruppen ii1, 11III und 1 III;
121, 12II und 12111; 3 und 13II und 13111; 141, 14II und 14III ausgeführt sein.
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Die Steuereinheit III der Maschine ist zu ihrem Anschluß an eine
Speisequelle (nicht gezeigt) sowie zum Einstellen der Betriebsart der Maschine ("Eontrolle"
oder "Unterricht") vorgesehen Die Maschine arbeitet wie folgt: Der Lernende biegt,
indem er die nächstfolgende grafische Konstruktion auf dem Formular für Aufgabenstellung
des Eingabegeräts 1 für die Antwort ausführt, durch Bleistiftdruck
die
elastische stromiührende Metallplatte (Folie) durch die Lochungen in der Lochkarte
durch und bringt eine Kontaktierung der Polie mit einer Gruppe von längs der durch
den Lernenden zu ziehenden Linie der Konstruktion gelegenen Kontakten der Kontaktplatte
zustande.
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Falls die gesuchte Linie durch den Lernenden entsprechend dem vorgesehenen
Programm gezogen ist, berührt die Folie durch die Lochungen der Lochkarte auch diejenigen
zwei Kontakte der Kontaktplatte, die diese gesuchte Linie definieren. Hierbei kommen
von jedem dieser zwei Kontakte in die logische Einheit II (Fig. 1) der Maschine
zwei selbständige Signale, die alle auch in den Codierer II a gelangen. Wenn diese
Signale dem eingespeicherten Programm entsprechen, gelangen sie im weiteren über
entsprechende Eingänge 1, 2, 3 und 4 (Fig. 2) in den Decodierer II b.
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Hierbei werden die Relais 11 und 12 durch die über die Leitungen 2
und 3 kommenden Signale bei deren Eintreffen an den erstgenannten gesperrt, während
die über die Leitungen 1 und 4 kommenden Signale die Relais 13 und 14 sperren. Infolge
der Sperrung der Relais 11, 12, 13 und 14 kommt das Signal in den Komparator 11
c, wo es auch als richtige Antwort des durch den Lernenden durchgemachten betreffenden
Schrittes der Konstruktion festgehalten wird.
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Gleichzeitig mit dem Festhalten der richtigen Antwort durch den Komparator
II c übermittelt dieser das Signal auf die Anzeigeeinheit IV b der Informationseinheit
IV, die darüber den Lernenden durch Löschen einer der Signallampen der Anzeigeeinheit
IV b in Kenntnis setzt. Nach Erfüllen aller programmierten Schritte der Konstruktion
leuchten zusätzlich auf ein Meldetableau "Aufgabe gelöst" (nicht gezeigt) und eine
Note auf einer Digitalanzeigeröhre (gleichfalls
nicht gezeigt)
der Einheit für Bewerten IV c (bei der Betriebsart "Kontrolle").
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Um eine beliebige Anzahl von Antworten entsprechend der Anzahl der
in der Maschine programmierten eingeben zu können, werden beim Ansprechen der Relais
11, 12, 13 und 14 deren Kontakte iiIII, 12III, 13111 und 14111 gesperrt, die das
Verzögerungselement 9 für die Zeit einschalten, die zum Ansprechen der nächsten
Relais des Komparators II c notwendig ist. Nach der Einschaltung des Verzögerungselements
9 und nach Ablauf des zum Durchgang von Signalen aus dem Decodierer II b in den
Komparator II c erforderlichen Zeitintervalls öffnet das Verzögerungselement 9 mittels
des Relais 10 den Speisestromkreis der Relais 11, 12, 13 und 14, wodurch diese enteperrt
werden.
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Danach sind diese Relais zur Aufnahme von neuen, dem nächstfolgenden
Schritt der Konstruktion entsprechenden Signale wieder bereit.
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In den Fällen, wo die Lösung des nächaten Schrittes der Aufgabe dem
Lernenden schwerfällt, kann er sich an die Maschine um Hilfe - um ein nvorsagen"
wenden, das beim entsprechenden Tastendruck ausgegeben wird und ein Bild auf einem
Durchsichtsleuchtschirm darstellt. Jedes "vorlagen" stellt ein Bild dar, auf dem
der zu lösende Schritt der Konstruktion grafisch wiedergegeben ist.
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Bei der Betriebsart der Maschine "Eontrolle" wird jeder Zugriff des
Lernenden zum "Vorsagen" durch die Einheit
für Bewerten IV b nicht
nur einfach festgehalten, sondern auch noch Je nach der Kompliziertheit der Aufgabe
unterschieden. Das Resultat wird dem Lernenden in Form einer Note 2, 3, 4 und 5
nach einer richtigen Lösung der Gesamtaufgabe mitgeteilt.