DE3630424C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gleichzeitigen Darstellung einer Vielzahl von voneinander unabhängigen Reaktionen auf von einer Reizquelle ausgehende Reize an einem Anzeigegerät, wobei jede der Reaktionen manuell über ein Stellglied einem eigenen Sender eingegeben wird und die Sender insgesamt über eine elektrische Schaltung mit einer Erfassungseinheit verbunden sind.

Es existiert bereits ein Lehrsystem, das für den Unterricht mit Auswahl-Antwort-Aufgaben entwickelt wurde. Eine Digitalanzeige vermittelt dem Lehrer ein objektives Bild über den Leistungsstand einer Klasse. Den Schülern werden Aufgaben als schriftlicher Text, akustisch oder mit Bildern, gegebenenfalls mittels eines Overhead-Projektors, erteilt. Um die Aufgabenlösung im Rahmen eines multiple-choice-Verfahrens mitteilen zu können, steht jedem Schüler ein Bedienungsgerät mit 5 Sensoren zur Verfügung. Die vom Schüler als nach seiner Auffassung richtig ausgewählte Lösung wird mittels Knopfdruck innerhalb einer vorgegebenen Fragezeit einem Speicher- und Wiedergabegerät mitgeteilt, und der Lehrer, gegebenenfalls auch alle Schüler können die eingegangenen und sichtbar gemachten richtigen und falschen Lösungen einsehen.

Der Nachteil dieses Systems liegt darin, daß es nur eine digitale Ja/Nein-Aussage zuläßt bei Auswahl einer von 5 vor­ gegebenen Möglichkeiten, und daß außerdem zum gleichen Zeit­ punkt jeweils immer nur das Signal von einem Geber ausgewertet werden kann. Diese Nachteile mögen hingenommen werden, wenn das System bestimmungsgemäß in der Schule eingesetzt wird, um den aktuellen Wissensstand der Schüler im Zusammenhang mit einzelnen Aufgaben zu kontrollieren.

Sie machen das System jedoch ungeeignet für eine ganze Reihe von Problemen im wissenschaftlichen Bereich, wenn beispiels­ weise ein Lernverhalten, die Wirkung unterschiedlicher Lehr­ methoden oder Regeln und Gesetze des Lernens erforscht werden sollen. In diesen Fällen ist es weniger interessant, die Antworten von Lernenden auf eine konkrete Frage eines Lehrenden kennenzulernen, als vielmehr beispielsweise kontinuierlich die Reaktionen von Zuhörern auf die Art des Vortrages eines Referenten kennenzulernen und gegebenenfalls auch zu fixieren, um dem Lehrenden die Möglichkeit zu geben, sich auf Wünsche und Fähigkeiten einer Gruppe von Lernenden einstellen zu können.

Konkret belegter Stand der Technik ist folgender.

Ein System zum Wiedergeben und Speichern von Reaktionen unter Verwendung einer Lehr- und Prüfungsvorrichtung geht auf die Überlegung zurück, daß es zweckmäßig ist, mit möglichst wenigen Kabelverbindungen zwischen einer Informationseingabestation eines jeden Schülers einer größeren Anzahl von Schülern und der Informationsaufnahmestation eines allen Schülern gemein­ samen Lehrers auszukommen (US 36 94 935). Das System ermöglicht die selektive Zuführung von Einzelinformationen zu einem gemein­ samen Wiedergabegerät auf einfache Weise. Jede Person innerhalb einer Vielzahl von Personen kann aus einer Mehrzahl von vorgegebenen Antworten die zur Beantwortung einer Frage für richtig gehaltene Antwort auswählen und diese Antwort scheint am Zentralgerät auf. Jeder der möglichen Antworten ist innerhalb einer Reihe von Tastern einer dieser Taster zugeordnet. Die Richtigkeit oder Irrigkeit der Antwort ist für den das Zentralgerät bzw. die Informationsaufnahmestation beobachtenden Lehrer erkennbar. Dieses und entsprechende Systeme gehen von einfachen Fragebogen mit der Möglichkeit der Auswahl einer Antwort aus mehreren vor­ gegebenen Antworten aus, in der Fachwelt laufen sie unter dem Stichwort "multiple choice". Wesentliche Gemeinsamkeit dieser Systeme ist die individuelle Antwortwiedergabe und die Möglich­ keit der Zuordnung einer Antwort bzw. Information zu einer Person, um den Wissenstand dieser einzelnen Person zu beurteilen.

Nach diesem zuletzt zusammenfassend gekennzeichneten Prinzip arbeitet auch ein anderes bevorzugt für den medizinischen Be­ reich bekanntes System, bei dem der Gemütszustand einer Einzel­ person erkennbar gemacht werden soll, ohne daß dabei jedoch eine Auswahl aus mehreren vorgegebenen Antworten getroffen wird (US 36 91 652). Der Einzelpatient, für den psychosomatische Störungen unterstellt werden, betätigt abhängig von seinem Gemütszustand einen Taster und an einem Wiedergabegerät wird der auf den Taster ausgeübte Druck als Hinweis auf den psycho­ somatischen Zustand des Patienten sichtbar gemacht. Man erwartet dabei eine Objektivierung der Untersuchung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät zur Verfügung zu stellen, das den Verlauf einer Reaktion auf beliebige Reize über einen längeren Zeitraum wiedergibt, ohne daß diejenigen, deren Reaktionen beobachtet und registriert werden sollen, für die Meldung ihrer Reaktionen auf aufgenommene Reize sich der Möglichkeit begeben müssen, dem Reiz ausgesetzt zu bleiben.

Beispielsweise soll ein Vortragender die Wirkung seines Vor­ trages (Reize) auf Zuhörer zu jeder beliebigen Zeit oder auch während einer beliebig langen Zeitdauer beobachten können, ohne daß die Zuhörer für die Übermittlung ihrer Wirkung auf den Vortrag in ihrer Bereitschaft, den Vortrag anzuhören, wesentlich beeinträchtigt werden. Die Kriterien "Beobachten der Wirkung eines Vortrages auf die Zuhörer durch den Vor­ tragenden" und "Möglichkeit der Kontrolle der Lösungen von Aufgaben" stehen dabei jedoch lediglich stellvertretend für eine Vielzahl grundsätzlich gleichartiger Situationen oder Anlässe.

Der Lösung dieser Aufgabe bzw. Teilaufgaben dienen die die Erfindung kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche.

Alle die die Erfindung weiterführenden Teilaufgaben sowie die entsprechenden Lösungsmittel gehen jedoch auf das Hauptproblem zurück, die Reaktion einer Personengruppe als Gesamtheit auf einen von einer Reizquelle ausgehenden Reiz für eine den Reiz auslösende Person erkennbar zu machen. Ein Vortragender soll - als hauptsächlicher Anwendungsfall der Erfindung - während seines Vortrages zu jeder Zeit über die Beurteilung seines Vortrages durch die Gesamtheit der Zuhörer informiert sein oder zumindest durch den Teil der Zuhörer, der zur Aufgabe einer Beurteilung bereit ist, wobei das die Beurteilung ausdruckende Signal ein aktueller Beurteilungsdurchschnittswert der Beur­ teilergruppe ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichung näher er­ läutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Gesamtanordnung für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einzelne Gruppen der Gesamtanordnung gemäß Fig. 1 als Schaltungen bzw. Flußdiagramme.

Das Gerät zur Erfassung und Analyse der Rückmeldungen im Unterricht verarbeitet sowohl kontinuierliche Wertungen (z. B. 0 . . . 100%) als auch diskrete Bewertungen und Aussagen (z. B. multiple-choice aus 7 Möglichkeiten).

Die Vorrichtung in ihrer Gesamtheit (Fig. 1) besteht aus den drei Komponenten, der Gruppe der Reaktionsgeber, die mit A bezeichnet ist, der Reaktionserfassungs- und Verarbeitungseinheit, die mit B bezeichnet ist und der Rechner- und Darstellungseinheit zur weiteren Darstellung und zur Speicherung der Daten, die mit C bezeichnet ist.

Die einzelnen Reaktionsgeber verwenden stufenlos verstellbare Stellglieder insbesondere Schiebepotentiometer gegebenenfalls in Kombination mit Schaltern und Tastern. Sie können mit unterschiedlichen Skalen zur kontinuierlichen und diskreten Rückmeldung versehen werden.

Entsprechend Fig. 2 übernimmt die Reaktionserfassungseinheit 3 die Informationen der einzelnen Reaktionsgeber in der Lerner­ gruppe, des Markengebers (Leiter bzw. Gerät, Projektor etc.), eines Zeitgebers (intern) und des Programm-Modes aus der Steuer­ einheit und bereitet die Information so auf, daß im angewählten Zeitraster mit entsprechender Skalierung etc., Daten der Einzel­ reaktionen, bei wiederholtem Durchlauf der Kanalfolge jeweils pro Kanal (Einzelreaktion) über das Zeitrasterintervall gemittelt gemäß dem Programm-Mode an die Verarbeitungseinheit 4 übergeben werden.

Aufgabe dieser Einheit 4 ist die Datenkommunikation zur Gerätebedienung (Programmanwahl), die Übernahme der aufbe­ reiteten Daten von der Reaktionserfassungseinheit, die Berechnung von Mittelwert, Streuung, des Zeitverhaltens, der Anzahl richtiger Antworten etc., die Darstellung der Reaktion z. B. für Mittelwert und Streuung, als Leuchtband bzw. in Ziffern am Gerät selbst, die Formatierung und Ausgabe eines Protokolls auf Drucker und die Weitergabe der Daten z. B mittels serieller Schnittstelle RS232C bzw. mittels Schnitt­ stelle IEEE-488, zu einem Kleinrechner (PC).

Die Gliederung der Einheit B nach Fig. 1 (Erfassung und Ver­ arbeitung) in die Reaktionserfassungseinheit 3 und die Daten­ kommunikations/Gerätebedienungseinheit 4 nach Fig. 2 gewähr­ leistet einen weitgehend unabhängigen Ablauf der in 3 und 4 realisierten Funktionen, da die zum Datentransfer 3-4 erfor­ derliche Zeit klein ist gegenüber dem Zeitraster.

Am Kleinrechner 100 können via Bildschirm 200 die Ergebnisse graphisch dargestellt werden, Ablaufmodifikationen können per Dialog angewählt werden, für weitere insbesondere ver­ gleichende Analysen wird die aufbereitete Information auf Disk 300 gespeichert (Fig. 1).

Das Gerät kann im Rahmen des Grundsätzlichen der Erfindung ohne Kleinrechner betrieben werden, z. B. im Bereich der praktischen Pädagogik, wenn unmittelbare Reaktions­ anzeige (der Lernergruppe für den Leiter) am Gerät und das Druckerprotokoll zur Dokumentation ausreichen. Andererseits bietet die graphische Darstellung der Gruppenreaktion am Bildschirm des Kleinrechners über einen bestimmten Zeitraum Vorteile für die unmittelbare Beurteilung des Unterricht­ geschehens, wie auch in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Auswertemöglichkeit gespeicherter Daten wertvolle Information liefern kann.

Die Anzahl der Reaktionsgeber der Reaktionsgebergruppe richtet sich nach der Anzahl der Teilnehmer einer Personengruppe, wobei jeder Person oder jeder Personenteilgruppe ein Reaktions­ geber 1,2 . . . n zugeordnet ist (Fig. 1). Jeder Reaktionsgeber ist kontinuierlich einstellbar, z. B. mit einem an sich üblichen Schiebewiderstand, dessen Schieber stufenlos innerhalb eines bestimmten Verstellbereiches verstellbar ist, so daß die Aus­ gangsspannung entsprechend der Schieberstellung unterschiedlich ist. Innerhalb des Verstellbereiches können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung lösbare Rastmarken ange­ bracht sein, um ausgewählte Spannungswerte leicht auffindbar und einstellbar zu machen. Wichtig ist aber, daß zumindest die Möglichkeit gegeben ist, eine kontinuierlich, d. h. stufen­ los veränderbare Stellgröße zu liefern. Dies gilt auch für den Fall, daß in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ergänzend zu diesen Reaktionsgebern mit Druckknöpfen arbeitende Reaktions­ geber, die digital veränderbare Spannungswerte liefern, vor­ gesehen sind.

Vorgesehen ist, daß die sich in der einen und der anderen Endstellung ergebenden Stellgrößen indikativ sind für konträre Reaktionen. Beispielsweise soll jeder Zuhörer einer Zuhörer­ gruppe die Möglichkeit haben seine Beurteilung des Referates eines Vortragenden dadurch jederzeit zum Ausdruck zu bringen, daß er mit fortschreitendem Vortrag entsprechend der augen­ blicklichen Beurteilung die Stellung des Schiebers und damit die Ausgangsspannung "seines" Einstellgliedes verändert. Die Stellung des Schiebers am einen Ende des Verstellbereiches soll z. B. größte Zustimmung, die Stellung am anderen Ende des Verstellbereiches entsprechend z. B. geringste Zustimmung zum Ausdruck bringen. Zwischenwerte der Schieberstellung gelten entsprechend für Zwischenurteile. Die Überlegung ist dabei, daß das kontinuierliche Verstellen des Schiebers, soweit dies durch eine veränderte Reaktion gerechtfertigt ist, mit einem Mindestmaß an Aufmerksamkeitsverlust verbunden ist.

Die durch die Stellungen der einzelnen Reaktionsgeber bestimmten Stellgrößen werden der Erfassungs- und Verarbeitungseinheit B (Fig. 1) zugeführt, und zwar zunächst der Reaktionserfassungs­ einheit 3 (Fig. 2) und dort wieder zunächst einem Multiplexer 30 zur Anwahl der analogen Reaktionssignale. Der Multiplexer 30 liefert durch den Multiplexer geschaltete Analog-Signale 12 an einen Analog/Digital-Wandler 31, der seinerseits aus den Signalen 12 gewandelte Digital-Informationen 14 liefert, die ihrerseits wiederum einem Digitalspeicher 32 für die Rohinformation "Reaktion" zugeführt werden. Die Digitalinforma­ tionen (Rohdaten) 15 aus dem Digitalspeicher 32 werden einer Codierungsmatrix 34 zugeführt, um dort zu Digitalinforma­ tionen 16 umcodiert zu werden. Digitalinformationen 16 werden schließlich in der Reaktionserfassungseinheit 3 in dem Digital­ speicher 36 gespeichert, von dem sie als umcodierte Digital­ informationen 17 abgerufen werden können.

Um nicht der Situation ausgeliefert zu sein, daß dem Vortra­ genden unvergleichbare Informationen zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise Informationen, die aus nicht zeitgleich abgegebenen Reaktionssignalen stammen, ist ein Markengeber 2 vorgesehen, dessen Markengebersignal 13 in einen Teil 33 des Digitalspeichers eingegeben wird. Außerdem ist in die Reaktionserfassungseinheit 3 eine Steuereinheit 35 integriert, die Signale 18 zur Kanalwahl im Multiplexer 30 an diesen liefert, sowie Signale 19 zum Start der Analog-Digital-Um­ wandlung im Analog/Digital-Wandler an diesen. Schließlich liefert die Steuereinheit 35 Signale 21 zur Wahl des Umko­ dierungsschlüssels in die Kodierungsmatrix 34, Signale 22 zur Anwahl der Speicherzellen an die Speicher 36, 37 und Signale 24 an die noch zu erörternde Steuereinheit (42).

Mit einer Frequenz von z. B. einer Übertragung je 0,1 Sekunde ge­ langen die Signale 17 und 24 an die Verarbeitungseinheit 4. Die umkodierten Digitalinformationen 17 werden einem Digital­ speicher 40 zugeführt. Der Anwahl der Speicherzellen im Spei­ cher 40 dienen Signale 25, die die Steuereinheit 42 liefert. Der Rechnereinheit 41 werden außerdem die Ausgangssignale des Speichers 40 zugeführt. Der Speicher 40 ist ein Digital­ speicher für die von der Reaktionseinheit 3 übertragenen umkodierten Informationen. Signale 26 zur Ansteuerung der Rechnereinheit 41 für die erfindungsgemäße Auswertung von Mittelwert, Streuung, Zeitintervall sowie gegebenenfalls weiterer Kriterien werden ebenfalls von der Einheit 42 zu­ geführt, welche Signale 50 zur Programmwahl von einer Pro­ grammwahleinheit 5 erhält und die außerdem Signale 51, 52 und 53 erzeugt und einem Speicher 43, einem Speicher 44 bzw. einem Speicher 45 zuführt, sofern alle diese drei Speicher vorgesehen sind, was nicht erfindungsnotwendig ist.

Diese Speicher liefern ihrerseits Signale 28 an die Reaktions­ anzeige 6, Digitalinformationen 29 an einen Drucker 7 und Signale über eine serielle Schnittstelle 8 an einen Kleinrechner, sofern alle diese drei Geräte vorgesehen sind, was wiederum nicht erfindungsnotwendig ist.

Die Signale 19 zum Start der Folge von Analog-Digital-Umwand­ lungen im Wandler 31 werden der Einheit 35 als Ausgangssignale 23 von der Steuereinheit 42 zugeführt.

Ein Anwendungsbeispiel wird nachfolgend beschrieben.

Mit einer Lernergruppe von 8 Studenten wurde das System getestet. Die Reaktionen wurden als 8-Bit-Information (entsprechend 256 Codewörtern) verarbeitet und dem Anwendungsfall entsprechend diskretisiert.

In der nachfolgenden Tabelle sind Einzelwerte, Mittelwerte und Streuung der Gruppe in einem Zeitintervall von 20 s nach Stellen einer Bewertungsfrage durch den Leiter (Marke 1) als Codewörter im Bereich 0 . . . 255 dargestellt.

Tabelle 1

In der nachfolgenden Tabelle sind die erfaßten Reaktionen einer Lernergruppe gemäß der vorausgegangenen Tabelle, um­ gesetzt in die Skala 1 . . . 7 und Reaktionszeiten.

Tabelle 2

Die in der obigen Tabelle 1 dargestellte Information im Bereich 0 . . . 255 wird gemäß der bei Marke 1 gestellten Frage (Auswahl 1 aus 7) in eine Skala 1 . . . 7 umgesetzt. Das Ergebnis ist in der obigen Tabelle 2 dargestellt. Außerdem ist das Zeitverhalten der Lernergruppe, ausge­ drückt in Reaktionszeiten ab Fragestellung, wiedergegeben.

Die Möglichkeiten des Gerätes sind im skizzierten Beispiel nicht ausgeschöpft. Die Lernergruppe kann z. B. auf 32, 64, 128 Teilnehmer und weiter ausgeweitet werden, und der Zeittakt kann z. B. von 1 s auf 1/10 s verkürzt werden. Die Auswertemöglichkeiten sind durch die Kopplung zum Kleinrechner weiter gesteigert, z. B. kann durch Weiter­ verarbeitung der in Dateien gespeicherten Reaktionsfolgen verschiedener/identischer Testgruppen unter Einsatz glei­ cher/verschiedener Lehr- oder Darbietungsmethoden eine vergleichende Analyse und Methodenbewertung erfolgen.

Ein weites Anwendungsfeld ist die Bewertung optisch/aku­ stischer Darbietungen ganz allgemein dann, wenn es auf die aktuelle Bewertung einer Folge von Einzelereignissen und nicht nur auf den zusammengefaßten Gesamteindruck ankommt.

Claims (4)

1. Verfahren zur gleichzeitigen Darstellung einer Vielzahl von voneinander unabhängigen Reaktionen auf von einer Reizquelle ausgehende Reize an einem Anzeigegerät, wobei jede der Reaktionen manuell über ein Stellglied einem eigenen Sender eingegeben wird und die Sender insgesamt über eine elektrische Schaltung mit einer Erfassungseinheit verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung stufenlos verstellbarer Stell­ glieder die Sendesignale einem Rechner zugeführt werden, daß für definierte Zeitintervalle die jeweili­ gen Durchschnittswerte und die Streuung unmittelbar angezeigt und die Einzelwerte gespeichert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelwerte getrennt voneinander in dem An­ zeigegerät dargestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Marken zur Kennzeichnung zeitgleicher Vorgänge gesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Stellgliedern, die an einzelnen Punkten des Verstellbereichs durch lösbare Rasteinrichtungen mechanisch festlegbar sind.