DE2443943A1 - Unterrichtsmaschine - Google Patents

Description

It 5015 SOMT CORPORATION, TOKYO, JAPAN

Unt erri ent sma s chine

Die Erfindung "bezieht sich allgemein auf eine Unterrichtsmaschine und betrifft insbesondere ein Unterrichtsmaschinensystem, "bei welchem eine Prüfung sauf gäbe oder ein Unterrichtsstoff, der den Schülern als nächstes angeboten werden soll, durch einen Computer bzw. eine digitale Datenverarbeitungsanlage derart ausgewählt wird, daß den Fähigkeiten der Schüler Rechnung getragen ist.

Eine Einrichtung zur automatischen Überprüfung von Antworten, die von einem Schüler gegeben werden, läßt sich allgemein als Unterrichtsmaschine bezeichnen. Bei bekannten Antwortüberprüfungseinrichtungen ist ein Druckknopf auf dem Pult für jeden Schüler in einem Klassenraum vorgesehen, und der Schüler antwortet auf Fragen oder auf Unterrichtsstoff, der vom Lehrer vorgeschlagen wird, indem er den Druckknopf betätigt. Ein Verhältnis der richtigen Antworten, d. h. die Anzahl der richtigen Antworten im Verhältnis zu der Anzahl- der teilnehmenden Schüler, wird durch eine statistische Einrichtung berechnet, die im Bereich des Lehrerpultes angeordnet ist, und wird durch ein Meßgerät oder durch eine Lampe angezeigt. Der Lehrer liest ab, ob die vorgeschlagene Aufgabe richtig ist oder nicht, und zwar aufgrund des Wertes des Verhältnisses der richtigen Antworten, und schlägt dann die nächste Aufgabe oder den nächsten Unterrichtsstoff unter Berücksichtigung des Verhältnisses der richtigen Antworten vor. In diesem Falle wird das Protokoll jedes Schülers in eine Liste eingetragen, welche von einer elektrischen Schreibmaschine ausgegeben wird.

Das oben beschriebene bekannte Unterrichtssystem hat folgende Nachteile:

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1. Da die Auswahl der folgenden Aufgaben oder des folgenden Unterrichtsstoffes vom Lehrer getroffen wird, kann offensichtlich der Lehrer den Inhalt der Unterrichtsstunde bestimmen. In der Praxis ist es jedoch für den Lehrer fast unmöglich, auf der Grundlage des Verhältnisses der richtigen Antworten in der für die Unterrichtsstunde zur Verfügung · stehenden Zeit das nächste geeignete Problem bzw. die nächste geeignete Aufgabe auszuwählen.

2. Der Lehrer zieht die Antwort jedes Schülers nur als Teil der Gruppe in Betracht, so daß sich eine individuelle Unterrichtung, welche auf die Fähigkeiten jedes einzelnen Schülers Rücksicht nimmt, nicht durchführbar ist.

3. Das Ausschreiben des Protokolls eines Schülers durch die elektrische Schreibmaschine erfordert eine Zeitspanne von einigen Minuten, so daß die Kontinuität der Unterrichtsstunde dadurch beeinträchtigt wird, und außerdem wird dadurch ein Lärm erzeugt, welcher die Schüler stört. Somit ist die Verwendung einer elektrischen Schreibmaschine nicht zweckmäßig.

Um die obigen Nachteile zu vermeiden, ist bereits eine programmierte Lern/Lehr-Maschine vorgesehen worden, die durch einen Computer bzw. durch eine Datenverarbeitungsanlage steuerbar ist. Der Wert des Verhältnisses der richtigen Antworten, welcher durch die Antwortüberprüfungseinrichtung erreichbar ist, wird einem Computer zugeführt, und die Aufgabe oder der Unterrichtsstoff, der als nächster vorgeschlagen werden soll, wird vom Computer bestimmt. Genauer gesagt, ein Programm, welches zuvor im Speicher des Computers abgespeichert ist, und eine vorgegebene Regel werden derart ausgewählt, daß ein Problem bzw. eine Aufgabe A als nächstes vorgeschlagen wird, wenn das Verhältnis der richtigen Antworten 100 % beträgt, daß ein Problem bzw. eine Au'fgabe B als nächstes vorgeschlagen wird, wenn das Verhältnis der richtigen Antworten 80 % beträgt usw.. In diesem Falle wird der Unterrichtsstoff, der auf einem Diapositiv, einem Film oder

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einem anderen Medium gespeichert ist, den Schülern unter der Steuerung eines Computers automatisch angeboten. Dadurch wird die Arbeit des Lehrers im Klassenzimmer vermindert.

Diese Art einer Unterrichtsmaschine hat jedoch folgende Nachteile:

1. Es wird eine elektrische Schreibmaschine dazu verwendet, die Ergebnisse der Schülerantworten auszuschreiben, so daß ein Schreiblärm erzeugt wird, und es ist für den Lehrer schwierig, die Ergebnisse in der zur Verfügung stehenden Zeit zu prüfen.

2. Da die Aufgabe oder der Unterrichtsstoff auf einem Diapositiv aufgezeichnet ist, müssen die Schüler zu einer Tafel, einer Bildwand, zu einer Analysiereinrichtung oder zu einer ähnlichen Einrichtung schauen.

3. Solcher Unterrichtsstoff, der ein Filmbild oder ein Fernsehbild beinhaltet, kann auf dem Diapositiv nicht dargestellt werden.

4-. Da eine Zugriffszeitspanne vorhanden ist, wird der Fortgang der Unterrichtsstunde gestört.

5. Eine solche Unterrichtsmaschine ist sehr teuer.

6. Es ist für einen normalen Lehrer unmöglich, den Computer ohne Spezialausbildung zu bedienen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Unterrichtsmaschine zu schaffen, welche dazu in der Lage ist, dem Lehrer sofort eine Aussagekräftige Analyse der Antworten einer Gruppe .von Schülern zur Verfügung zu stellen und zugleich eine Anzeige des nächsten Unterrichtsstoffes zu bieten, welcher der Gruppe angeboten werden sollte.

Bei einer solchen erfindungsgemäßen Unterrichtsmaschine sollen die oben aufgezeigten Nachteile bekannter Unterrichtsmaschinen vermieden sein.

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Gemäß der Erfindung wird eine Unterrichtsmaschine bzw. ein Unterrichtsmaschinensystem geschaffen, bei welchem die Antwort einer Gruppe von Schülern auf Prüfungsfragen elektrisch derart aufgezeichnet wird, daß eine Antwortkurve entsteht. Diese Kurve wird nach der Zeit differenziert, und die Aufgabe oder der Unterrichtsstoff, der als nächstes vorgeschlagen werden soll, wird von einem Computer in Abhängigkeit von dem differenzierten Wert und der Gruppenantwortkurve ausgewählt.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 ein systematisches Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Unterrichts-Maschinensystems darstellt,

Fig. 2 eine Tabelle, welche Ergebnisse von Schülerantworten darstellt, und

Fig. 3 und 4- grafische Darstellungen, in welchen über der verstrichenen Zeit das Verhältnis der richtigen Antworten bzw. das Beantwortungsmaß aufgetragen sind.

In der Fig. Λ bezeichnen die Bezugszahlen 1A bis ΊΝ Fernsehempfänger, welche im Grunde als Kathodenstrahlröhren oder als Kathodenstrahlanzeigeröhren ausgebildet sind und welche in einzelnen Schülerkabinen angeordnet sind. Auf diesen Anzeigeschirmen werden der Unterrichtsstoff und Fragen dargestellt. Mit den Bezugszeichen 2A bis 2N sind Schalter bezeichnet, welche von den Schülern zur Beantwortung der Fragen betätigt werden sollen. Die Schalter sind ebenfalls in den Kabinen der einzelnen Schüler angeordnet, so daß Jeder Schalter einem

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der Fernsehempfänger 1A bis 1N zugeordnet ist. Die Antwortprüfeinrichtung 3? die als Summierschaltung ausgebildet ist, ist an die Schalter 2A bis 2N angeschlossen, um die Signale aufzusummieren, welche den von den Schülern gegebenen Antworten entsprechen. Ein Computer bzw. eine digitale Datenverarbeitungsanlage 4 wird mit dem Ausgangssignal von der Antwortprüfeinrichtung 3 gespeist, um das System zu steuern. Eine Eingabetastatur 5 ist an der Konsole des Lehrers angeordnet und gibt ein Signal an den Computer 4-, An der Konsole des Lehrers ist ebenfalls eine Kathodenstrahlröhrenanzeigeeinrichtung 7 vorhanden. Zwischen dem Computer 4 und der Kathodenstrahlröhrenanzeigeeinrichtung 7 sind ein Digital-Analog-Wandler und ein Analog-Digital-Wandler 6 angeordnet. Die Summe der Schülerantworten wird auf der Kathodenstrahlröhrenanzeigeeinrichtung 7 dargestellt.

Das System gemäß Fig. Λ weist weiterhin einen Lichtgriffel 8 auf, es hat weiterhin eine Kopiereinrichtung 9 zur Herstellung von beispielsweise Papierkopien, weiterhin ist ein Abtastkonverter 10 vorgesehen, und es sind schließlich verschiedene Videoband-AufZeichnungsgeräte vorhanden, die mit 11A bis 11K bezeichnet sind und zur Wiedergabe von bestimmtem Unterrichtsstoff dienen. Diese Videoband-Aufzeichnungsgeräte 11A bis 11K werden dazu verwendet, um den Schülern eine Aufgabe oder einen bestimmten Unterrichtsstoff über die Fernsehempfänger 1A bis 1N anzubieten, und dieses Material kann dann beispielsweise auf einer endlosen Schleife einer Videopatrone aufgezeichnet werden. Genauer gesagt, eine erste Aufgabe kann auf einer endlosen Bandschleife aufgezeichnet werden, an welcher an ihrem Anfangspunkt eine Startmarke vorgesehen ist, beispielsweise eine Kontaktfolie. Wenn die Videoband-Aufzeichnungsgeräte 1"|A bis 11K, welche ein solches Band enthalten, von · dem Computer 4- mit einem Befehl oder einem Steuersignal beaufschlagt werden, um die Aufgabe wiederzugeben, wird die aufgezeichnete Information dargestellt. Wenn die Wiedergabe

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der Aufgabe abgeschlossen ist, hat das endlose Band einen Zyklus durchlaufen und wird an der Startmarke automatisch zum Stillstand gebracht, um für das folgende Steuersignal bereit zu sein.

Das System gemäß Fig. 1 weist weiterhin eine Fernsehkamera 12 auf, die in einem Studio angeordnet ist, hat weiterhin eine Einrichtung 13, welche dazu dient, Fernsehsignale von einem auf einem Laufbildfilm aufgezeichneten Material herzustellen, hat weiterhin einen Diapositivprojektor 14 sowie eine Kameraeinrichtung 15, um handgeschriebene Information aufzunehmen, und schließlich einen Videoschalter 16, welcher Videosignale von einem der Videoband-Aufzeichnungsgeräte 11A bis 11K oder von den Einrichtungen 12 bis 15 auswählt und die ausgewählten Signale den Fernsehempfängern 1A bis 1N zuführt.

Wachfolgend wird die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Systems erläutert, welches in der Fig. 1 dargestellt ist. Wenn die Schüler die Schalter 2A bis 2N betätigen, um eine Frage zu beantworten, werden Signale der Antwortprüfeinrichtung 3 zugeführt und dort aufsummiert. Das aufsummierte Ergebnis wird von der Antwortprüfeinrichtung 3 dem Computer 4 zugeführt. Wenn der Lehrer die Eingabetastatur 5 betätigt, um dem Computer 4 ein Steuersignal zuzuführen, wird das von der Antwortprüfeinrichtung 3 zugeführte aufsummierte Ergebnis vom Computer 4 aufbereitet, und das Ausgangssignal vom Computer 4 wird über den Konverter 6 der Kathodenstrahlröhrenanzeigeeinrichtung 7 zugeführt, wonach auf dem Bildschirm ein Schülerprotokoll dargestellt wird, wie es beispielsweise in der Fig. 2 gezeigt ist. Zu dieser Zeit kann der Lehrer die Tastatur 5 i*¹ der Weise betätigen, daß auf der Kopiereinrichtung 9 das Schülerprotokoll in Form einer Papierkopie hergestellt wird, und zwar in der Form, wie es der Darstellung auf.dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 7 entspricht.

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Eine Veränderung der Anzahlen von richtigen Antworten mit fortschreitender Zeit wird vom Computer 4 berücksichtigt. Wenn die Tastatur 5 betätigt wird, wird der Änderungszustand der Anzahl richtiger Antworten auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhrenanzeigeeinrichtung 7 als eine analoge grafische Darstellung gezeigt, wie es beispielsweise in der Fig. 3 dargestellt ist. Die in der Fig. 3 dargestellte Kurve, bei welcher die Zeit die unabhängige Variable ist, wird vom Computer 4· nach der Zeit differenziert, um eine grafische Darstellung der in der Fig. 4 gezeigten Art zu erzeugen, die auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 7 in Reaktion auf Befehle dargestellt wird, die auf der Tastatur 5 eingegeben wurden.

. In der grafischen Darstellung der Fig. 4 stellt der Maximalwert A auf der Ordinate das Beantwortungsmaß von den Schülern für die gestellte Aufgabe dar, während der Wert B auf der Abszisse das Zeitintervall angibt, welches für das maximale Beantwortungsmaß erforderlich war. Somit wird aufgrund der Werte der Punkte A, B und C, die in der grafischen Darstellung der Fig. 4 gezeigt sind, sowie aufgrund des Wertes für das Verhältnis richtiger Antworten gemäß Fig. 3 vom Computer Steine neue Aufgabe oder der nächste anzubietende Unterrichtsstoff ausgewählt. Dann gibt der Computer 4 an die einzelnen Videoband-Aufzeichnungsgeräte 11A bis 11K jeweils ein Steuersignal, um dasjenige unter diesen Geräten, welches diejenige Videokasette enthält, auf der die nächste Aufgabe aufgezeichnet ist, derart in Betrieb zu setzen, daß die nächste Aufgabe angezeigt wird. Wenn die nächste Aufgabe dargestellt wird, so wird sie über die Schalteinrichtung 16 zur Darstellung auf den Bildschirmen der Fernsehempfänger 1A bis 1N übertragen, und zwar unter der Steuerung des Computers 4·.

Wenn die Schüler die gestellte Aufgabe lösen, indem sie die Schalter 2A bis 2N betätigen, wiederholt sich der oben

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"beschriebene Vorgang. In diesem !'alle kann eine grafische Darstellung oder ein Befehl auf den Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 7 mit Hilfe des Lichtgriffels 8 in "beliebiger Weise aufgebracht werden, und das Muster oder die grafische Darstellung und der Befehl, welche auf den Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 7 aufgezeichnet werden, können in ein entsprechendes Videosignal umgeformt werden, und zwar durch den Abtastkonverter 10, und dann kann diese Information auf den Bildschirmen der Fernsehempfänger 1A bis 1N durch die Schalteinrichtung 16 dargestellt werden.

Weiterhin können Bilder im Studio, auf einem Laufbildfilm oder auf Diapositiven sowie von Hand geschriebene Muster und ähnliche Informationen durch die Einrichtungen 12 bis 15 in Videosignale umgewandelt werden und über die Schalteinrichtung 16 den Fernsehempfängern 1A bis 1N zugeführt werden, um dort zur Anzeige gebracht zu werden.

Die oben beschriebene Erfindung bringt für eine Unterrichtsmaschine oder ein Unterrichtssystem folgende Vorteile mit sich:

1. Da das aufsummierte Ergebnis der Schülerantworten auf der Kathodenstrahlröhrenanzeigeeinrichtung 7 dargestellt wird, wird kein Lärm verursacht, wie es beispielsweise bei einer elektrischen Schreibmaschine der Fall ist, welche die Schüler stören könnte.

2. Das aufsummierte Ergebnis kann im Echtzeitbetrieb dargestellt werden, während der Lernvorgang im Gange ist, und zwar so rechtzeitig, daß die den Schülern angebotene Information steuerbar ist.·

3. Die Ergebnisse einschließlich des aufsummierten Ergebnisses der Schülerantworten könn/beispielsweise in der Kopiereinrichtung 9 auf Papier kopiert bzw. gedruckt werden.

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4·. Das auf summierte Ergebnis der Sclrülerantworten kann entweder angezeigt und/oder auf Papier gedruckt werden, und zwar als statistische Tabelle mit Zahlen, Zeichen usw., wie es in der Fig. 2 dargestellt ist.

5. Das aufsummierte Ergebnis der Schülerantworten kann dargestellt oder gedruckt werden, und zwar als analoge grafische Darstellung, wie es in der Fig. 3 bzw. 4- gezeigt ist.

6. Es ist möglich, daß ein Vorzeichen oder ein Kode, der in eine grafische Darstellung eingetragen werden soll, die auf der Anzeigeeinrichtung 7 dargestellt wird, und zwar mit Hilfe des Lichtgriffels 8, und eine mathematische Operation (z. B. ein differenzierter Faktor einer Kurve der grafischen Darstellung) an diesem Punkt erzeugt werden.

7- Um eine Gruppenantwort aufzuzeichnen, kann eine Antwortkurve (oder ihre Form) anstelle des Verhältnisses richtiger Antworten aufgezeichnet werden, und die als nächste zu stellende Aufgabe kann unter Berücksichtigung der Schülerantworten ausgewählt werden, und zwar von einem dynamischen Standpunkt aus.

8. Es ist möglich, daß das statistische Ergebnis in ein entsprechendes Videosignal umgewandelt und dann auf einem normalen Fernsehempfänger angezeigt wird.

9. Da alle Aufgaben oder der gesamte Unterrichtsstoff den Schülern über die Fernsehempfänger angeboten werden, ist es für die Schüler nicht so schwierig, die Aufgabe auszuwählen.

10. Da die Videoband-Aufzeichnungsgeräte 11A bis 11K im direkten Zugriff durch den Computer 4- steuerbar sind, können die Aufgaben den Schülern ohne Verzögerung gestellt werden oder ohne daß dazwischen eine Zugriffszeit abgewartet werden muß.

11.Ein Filmbild, ein Diapositiv und ein von Hand gezeichnetes, lichtundurchlässiges Bild können unter der Steuerung des Computers 4- alle in Videosignale umgeformt und den Schülern dargestellt werden.

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12. Die Aufgabe oder der Unterrichtsstoff können mit Hilfe des Lichtgriffels 8 dargestellt werden, der unter Punkt 6. erwähnt wurde.

13· Die Erfindung eignet sich nicht nur für einen Gruppenunterricht, sondern vielmehr auch für eine individuelle Unt erri chtung.

Mit den gegenwärtig auf dem Markt befindlichen bekannten Unterrichtsmaschinen oder -systemen können aus den oben angegebenen Eigenschaften nur die Aufsummierung und die Anzeige gemäß Punkt 4. erreicht werden.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wurde erwähnt, daß nur eine Aufgabe oder ein bestimmter Unterrichtsstoff auf einer Videopatrone 11A bis 11K enthalten ist, es ist jedoch ersichtlich, daß auch verschiedene Aufgaben auf einer Videopatrone aufgezeichnet sein können, und zwar als eine Gruppe, so daß die Aufgabe als eine Einheit einer Gruppe angeboten werden kann. In diesem Falle braucht nur eine Videoband-Aufzeichnungseinrichtung vorhanden zu sein, und die Videopatrone kann ausgetauscht werden.

Es ist ersichtlich, daß für einen "Fachmann mannigfaltige Abwandlungen und Ausfühxungsformen der Erfindung erkennbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims (5)

1. Pat entansprüche

   f 1. !Unterrichtsmaschine, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Speichern einer Vielzahl von Aufgaben, durch eine Einrichtung zur Darstellung einer ersten Aufgabe für eine Gruppe von Schülern, durch eine Signalgabeeinrichtung, welche von jedem der Schüler entsprechend ihrer individuellen Antworten auf die erste Aufgabe betätigbar ist, durch eine Signalempfangseinrichtung, welche dazu dient, die Signale von jeder der Signalgäbeeinrichtungen aufzunehmen und daraus ein zusammengefaßtes Signal zu erzeugen, durch eine Einrichtung zur Erzeugung einer grafischen Darstellung, welche dem zusammengefaßten Signal in Abhängigkeit von der Zeit entspricht, durch eine Differenziereinrichtung zur Differenzierung des zusammengefaßten Signals nach der Zeit und durch eine Einrichtung, welche durch die Differenziereinrichtung derart ansteuerbar ist, daß die nächste Aufgabe aus dem Speicher ausgewählt werden kann und den Schülern durch eine bildliche Darstellung angeboten werden kann.
2. 2. Unterrichtsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Speicherung einer Vielzahl von Aufgaben dienende Einrichtung eine Videoband-Aufζeichnungseinrichtung aufweist.
3. 3. Unterrichtsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Anzeige der Aufgaben dienende Einrichtung für jeden der Schüler jeweils eine Jfernseh-Wiedergabeeinrichtung aufweist.
4. 4. Unterrichtsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalempfangseinrichtung eine Summierschaltung aufweist und daß das zusammengefaßte Signal eine Funktion der Summe der Signale von jeder der Signalgabeeinrichtungen ist.

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5. 5. Unterrichtsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche zur Auswahl der nächsten Aufgabe dient, einen Computer bzw. eine digitale Datenverarbeitungsanlage aufweist, welche mit der Differenziereinrichtung, mit der Einrichtung zur Speicherung der
   Aufgaben, welche eine Vielzahl von Videobandaufzeichnungsgeräten aufweist, und der Einrichtung zur Darstellung der Aufgaben verbunden ist, die eine Vielzahl von Fernsehmonitoren aufweist, und daß der Computer die Auswahl des
   Programm-Materials von den Videoband-Aufzeichnungsgeräten steuert, um das Programm-Material den Fernsehmonitoren
   in Abhängigkeit von dem differenzierten, zusammengefaßten Signal zuzuführen.

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