Technika, 1965 (9. évfolyam, 1-12. szám)
1965-01-01 / 1. szám
1965. JANUÁR Rendszertervezés, rendszertechnika Gépesített gombatermesztés Ágyútűz és tudomány Az elektronika frontáttörése a gépgyártásban ♦ A forgácsmentes alakítás új útjai ♦ Horizont: A félvezető alapanyagok technológiája ♦ Hallépcsők, halliftek, halzárak Autósarok: Opel Kapitän IX. ÉVFOLYAM 1. SZÁM— ÁLTALÁNOS MŰSZAKI SZEMLE — OKTATÓGÉPEK Amerikai statisztikai adatok szerint egy mérnöknek hivatása gyakorlása közben hétszer kell alapismereteit újra és újra megtanulnia. A gyorsan növekvő követelményeknek a mai oktatási mód Minden oktatási célra szolgáló tanfolyamon a tanulóval bizonyos menyiségű új információt (tananyagot) kívánnak közölni. A tanulók a közölt információknak csak egy bizonyos hányadát tudják elsajátítani, ezért folyamatos ellenőrzésre van szükség, aminek alapján a tanulók ismereteit meg lehet állapítani. Ez a tudásszint képezi a kiin-duló alapot a további tan- K ág közlésére. Azonkívül tétlenül figyelembe kell nz, hogy magának a tan- Jpl ignak a közvetítése mégem elégséges, hanem renderzeres gyakorlatokra is van szükség az átadott anyag helyes felhasználását illetően, mert csak így lehet meggyőződni arról, hogy a tanuló a E r'ott tananyagot tartósan megőrizte-e emlékezetében, és pm felejti-e el rövid idő elteltével. Ha az oktatás különleges tevékenységekre korláttodik — teljesen mindegy, hogy ilyen esetben széles ternetről, vagy pedig szűkebb feladatkörről van szó — elkerülhetetlen, hogy nagyobb RMennyiségű információt adjunk át a tanulónak, mint ak mennyire neki egy későbbi Kipontban ténylegesen szükvan. Ezzel a módszerrel egyedül az „elfeledés” sát bizonyos mértékben kióömbösíteni. Minden egyes tanfolyam tulajdoniképpen egy sorozat ösztönző tényezőből áll, amelyeket a tanuló az információ különféle formáiban kap meg; ■ninden ilyen közölt információnak az a rendeltetése, hogy felelet formájában reak■ nőt váltson ki. a tanulók által adott válaszok lehetnek hibásak, lehetnek részben helyesek, vagy pedig hibátlanok. Biz ' oktatási leegyszerűsítésére ■ helyes eljárás az, hogy a tanulók által adott válaszokat ■ z oktató azonnal ellenőrizze, E a szükséges helyesbítéseket Bonnal végrehajtsa. Ha ezt ■'mulasztjuk, akkor a hibás irányú fejlődést, ami hibás következtetésekben vagy helyelen összefüggések felállításában nyilvánul meg, csak nehezen lehet elkerülni. Az A programozott oktatásinyagnak az is előnye, hogy alkalmazásával a munkát pontosan lehet ellenőrizni, bért minden egyes válasz automatikusan ellenőrizhető. A soronkövetkező leadandó formációt ez a módszer cak akkor váltja ki, ha a hunló az előzőre a helyes Riaszt már megadta. A nehézség abban a körülményben rejlik, hogy minden egyes eltett kérdésre hibás válasz várható, és hogy a felelet napján meg kell állapítani a nuló gondolkodásmódjában , felfogásában fennálló hiát, és e felismerés alapján s?ezek többé már nem felelnek meg. Az Egyesült Államokban, újabban pedig Európában is mindjobban fontolóra veszik az oktatógépekkel megoldott programozott tanulás általános bevezetését.. ha a helyes válaszok igazolása vagy pedig a hibás válaszok kijavítása visszacsatolás (divatos amerikai kifejezéssel: feedback) formájában folyamatosan megtörténne, így lehetne, a kívánt oktatási célt ideális módon elérni. Mivel a tanulóknál az előképzés mértéke és a tananyag elsajátításának gyorsasága eltérő. a csoportos továbbképzésnél az alkalmazandó módszert, a leadandó tananyagot és az oktatás ütemét az átlaghoz vagy a leggyengébb tanulóhoz, vagy pedig a legjobb tanulóhoz lehet igazítani (ez utóbbi eset alkalmazása értelmetlen, mert a tanulók zöme nem tudná követni a tanítás menetét). A választás a következő veszélyekkel járhat: egyes tanulók nem követik az oktatás menetét, mert hiányoznak az ehhez szükséges feltételek, vagy pedig a tananyag közvetítése számukra túlságos gyorsan történik; a tanulók fejlődése helytelen irányú lesz, mert nincs meg a lehetősége annak, hogy minden egyes személynél ellenőrizzék, vajon helyesen értelmezi-e a leadott anyagot, és hogy azt megfelelően tudja-e feldolgozni. A gépi eszközökkel megoldott programozott oktatásnak éppen az a célja, hogy minden egyes hallgatóval különkülön kapcsolatot létesítsen, az egyes tanulók által adott válaszokat folyamatosan ellenőrizze, s hogy az oktatás ütemét mindenkor az egyén képességeihez igazítsa, azaz lehetőséget biztosítson a tanulónak, hogy az oktatás ütemét önmaga szabja meg. A program megfelelő információkból és a belőlük következő kérdések sorozatából áll, amelyekre mindig bizonyos meghatározott egyértelmű válaszaik adhatók, azaz az oktatás eredményét mindenkor folyamatosan ellenőrizni lehet. A leadott információkat azonban úgy kell megszövegezni, hogy helytelen értelmezésre (a tanuló részéről) csak kivételes esetben kerülhessen sor. kell azt a helyes információt automatikusan kiválasztani, amelyik alapján a helytelen értelmezés korrekciója végbemegy. .... .. A szó szorosabb értelmében vett oktatógépek csak a legutóbbi években fejlődtek ki. Az a gondolat, hogy egy oktatógépet előre meghatározott oktatási programra építsenek, azzal párhuzamosan fejlődött ki, hogy eltértek azoktól az oktatási módszerektől, amelyek középpontját az oktató személye képezte. A II. világháború végén Skinner professzor, a Harvard-egyetem tanára, galambok idomításával kísérletezett. Minthogy rendkívül sok kísérleti állattal dolgozott, és a rendelkezésre álló személyzet kicsi volt ahhoz, hogy minden állatot külön idomíthassanak, az a gondolata támadt, hogy olyan gépeket épít, amelyek ezt a feladatot átveszik. Ezzel kapcsolatban azután felmerült egy régi probléma: hogyan lehet az ismeretanyagot a leghatékonyabban közölni? Ennek feltételeit a következőkben határozta meg: a tananyagot minél kisebb egységekre kell felbontani,, és lépésenként, közölni; az „oktatónak” minden lépés után meg kell győződnie arról, hogy a tanuló nem marad-e le; a helyes feleleteket meg kell jutalmaznia, a helytelen válaszoknál pedig meg kell ismételnie az utolsó lépéseket. A fentiek egy olyan oktatási elv jellegzetességeit határozzák meg, amely emberekre ugyanúgy érvényes, mint állatokra. (A galambok minden alkalommal, amikor helyesen viselkedtek, búzaszemet kaptak jutalmul.) Az új oktatási módszer a legjobban olyan területeken alkalmazható, ahol logikai összefüggésekről van szó, tehát a matematikában, a természettudományokban és a nyelveknél. Lehetőségnek kell hytnia arra is, hogy helytelen feleleteket is számításba Az oktatógépek másik bölcsőjét főképp a katonai területen kell keresnünk. Már a vakrepülő kiképzés meggyorsítására is épült szimulátor, majd a második világháború folyamán kellett a behívott katonák műszaki kiképzését a rendelkezésre álló rövid idő alatt a lehető legolcsóbban és minimális kiképző személyzettel megoldani. Ehhez fejlesztették ki az ún. „szimulátorokat”. A szimulátorok valamilyen gép (pl. repülőgép), ill. a gép kezelőberendezésének természetes nagyságú hasonmásai, de a velük történő kiképzés során természetesen nem állnak fenn azok a veszélyek, amelyek egy valóságos gép esetében megvannak, így tehát a tanuló szempontjából a kockázat lényegesen csökkent, sokkal kevesebb oktatóra is lett szükség, és a gyakorlat részére hoszabb idő állott a tanuló rendelkezésére. A szimulátorok elsősorban a pilóták kiképzésénél váltak be. A repülőgépek olyan berendezések, amelyeknek értéke természetszerűleg megtiltja, hogy gyakorlatlan személyeket engedjenek a kormányhoz, mint ahogyan ez például még az autóvezetést tanulóknál elfogadható. Így tehát olyan berendezéseket Az alkalmazkodó tanítógépek egyik példánya a Solartron konszern tervei alapján készült SARI elnevezésű berendezés. E gép lyukkártyán berendezehessék, hogy korrigálhatók legyenek. Ha pl. valamelyik tanuló valamit nem ért (amit az általa adott helytelen felelet mutat), akkor az előzőeknek az ismétlése nem mindig elegendő. Gyakran célszerűbb az, ha például a tanulónak a kérdéses anyagot részletesebben és egyszerűbben magyarázzák meg. Skinner professzor e megfontolások alapján épített egy gépet. Ha a tanuló elforgat egy gombot, akkor az elülső ablakban megjelenik egy oktatójellegű adat, majd egy kérdés, amelyre neki válaszolnia kell. Válaszadás után továbbcsavarja a gombot, mire ellenőrzés céljából megjelenik a helyes válasz. Ezután áttér a következő kérdésre, és így tovább. Már ezzel az egyszerű elrendezéssel is jó eredményeket értek el. A gépeket azonban sokkal bonyolultabban is meg lehet építeni. A nehéz tananyaghoz, és a tanuló egyénenként változó képességeihez való maximális alkalmazkodás az elektronikus automaták segítségével érhető el. Az ilyenfajta automaták számára szolgáló oktatási program kifejlesztése igen hosszadalmas feladat, egyetlen oktatási óra előkészítése néha kb. 2000 .óra munkaráfordítást igényel. De ez a program esetleg sok tízezer tanulónak egyenlítheti a fülű" Kert ’ezető útját állítanak be, amelyeknek a segítségével a repülőgépek irányító és ellenőrző berendezéseit leutánozzák, vagyis szimulálják. A jövendőbeli pilóta úgy használja a szabályozókarokat, mint ahogy azt a valóságban is tennie kell. A kilátóablakot helyettesítő képernyőn egy bizonyos helyzetet közölnek vele, s igyekeznie kell az adott helyzetnek megfelelően cselekednie. Amennyiben hibát követ el, úgy ezt műszer jelzi anélkül, hogy komoly következmények lépnének fel. Az oktatógépeknek ez az elve sok más területen is felhasználásra kerül, például az elektronikus számítóautomatáknál. Claude E. Shannon, az ezen a területen működő legelső szakemberek egyike, egy olyan modell-gépet tervezett, amely mindent tud, amire egy nagy számítógép is képes — bár korlátozott mértékben. Ezen a kis gépen, a Minivac-on, a tanuló az ■elektronikus agyak minden funkciójával megismerkedik: számításokkal, logikai levezetésekkel, szimulációikkal ; a géppel még egyszerű játékokat is le tud játszani. A Minivac-ot az amerikai hadseregnél hosszú időn keresztül számítógép-szakértőik kiképzésére alkalmazták. rések kezelőinek, képzésére készült, és a képen, látható példányon ,a szokásos lyukkártyagépeknél használt kezelőasztal van , a berendezés elejére szerelve. A gyakorlás joj. ig ...mán a tanuló a gép fel•fiÖk léténél egy sorozat gyakorlati feladatot végez. A gép azt a sebességet, amellyel a tanulónak a gyakorlat következő részeit átadja, annak a sebességnek megfelelően állítja be, amellyel a helyes válaszok befutottak. A gyakorlatokat műanyaglapokra felvitt szám- és betűsorozatok formájában készítik elő. Ezek közül egyet láthatunk a gépre szerelve (A), ezenkívül van egy dugaszoló programegység minden egyes gyakorlathoz (B). A jelzőtáblán (C) van egy sorozatjelző lámpa, az összes használt betűk mögé szerelve, és mivel minden vizsgálathoz négy sor betű kell, ennek megfelelően a jelzőlámpák is négy sorban foglalnak helyet. Ha a gép be van kapcsolva, felgyullad egy jelzőlámpa a gyakorlat első betűje mögött, és ha a megfelelő billentyűt a tanuló lenyomta, ez kialszik és kigyullad a soronkövetkező. A tanulónak az a benyomása, hogy ő oltja ki a jelzőlámpát azzal, hogy lenyomaja a (C) táblán jelzett billentyűket, és ha megteszi, egy számláló (D) jegyzi is a helyes leütéseket. Ha a tanuló helytelen billentyűt üt le, akkor megszólal egy csengő és a téves leütést jegyzi fel. Abbban ezen a fokon figyelembe a tévedést, és folytatja a munkát a sor további részével. Ha befejeződött a sor, akkor a gép automatikusan tovább megy a következő sorra, feltéve, hogy a feljegyzett hibák száma nem halad meg egy előre megadott mértéket. Ha azonban túl sok hiba történt, akkor a gép visszatér az éppen befejezett sor elejére. A megengedhető hibák számát a gép hátán egy gombbal be lehet állítani. A jelzőlámpa egy adott beállításban csak bizonyos ideig marad égve, és ha nem érkezik válasz (leütés), hibát jegyez fel és kigyullad , a követ A nyelvek esetében, amikor kötött nyelvtani szabályokat és egy bizonyos szókincset kell elsajátítani, különösen szembeötlő az oktatási programokkal történő rendszeres tanítás rendkívüli értéke. Az USA-ban jelenleg kb. 4000 „nyelvi laboratórium” van üzemben. Ezek olyan oktatási intézmények, amelyeknél a beprogramozott oktatás céljára az összes segédeszközök, gépek és munkahelyek rendelkezésre állnak. Egy tizennégy évesek számára szolgáló nyelvtanfolyam például 2600 különálló utasításból és 12 közbenső ellenőrzővizsgából áll. ■ Természetesen a gondolkozás alól a tanuló továbbra sem mentesül. Ennek ellenére a fiatalok körében szívesen fogadják a programozott oktatást, elsősorban azért, mert ennél az oktatási módszernél nincs „üresjárat”, és így a tanulónak a jól végzett munka érzését adja Aero idmpa. Kezdetben a várakozási idő meglehetősen hosszú, de ezt a gép progresszíven csökkenti, hogy a tanulót a válaszadás gyorsítására serkentse. Egy idő után a tanuló elfáradhat, és kezd sűrűbben hibázni. Ha fellép ez a helyzet, akkor a gép automatikusan megnöveli a várakozási időt, majd később ismét progresszíven csökkenti, hogy a tanulót arra késztesse, ismét gyorsítson. A SARS berendezés áramkörei olyan felépítésűek, hogy ha egy hozzáértő kezelő használja a gépet, a várakozási idő nagyon hamar lecsökken. Ha azonban a kezelő ■ szándékosan hibát követ el, a gép úgy fogja kezelni, mint gyakorlatlan tanulót, és adapességét módosítani í.g; ” sík;/» i dXkm kezelő viselkedéséhez. A rendszer további finomítása azt is lehetővé tette, hogy alkalmazkodjék a ritmikus lyukasztáshoz. A tanulónak két lehetősége van a feladat leolvasására, és bár figyelmen kívül hagyhatja a világítótáblát és kezelheti a billentyűket a műanyagkártya alapján is, a kivilágított tábla rögzíti figyelmét és figyelmet parancsol. Ha a tanuló megkísérli „legyőzni a gépet”, hamarosan rájön, hogy jobb megjegyezni a billentyűk elhelyezkedését, mint minden alkalommal odanézni, és így válik megszokottá a „vak” billentés. Ma már a legváltozatosabb megoldású oktatógépeket fejlesztik ki. A bonyolultabb típusú oktatógépek többsége villamos relékkel elektroncsövekkel és tranzisztorokkal működik. A tananyagot rendszerint egy különleges filmvetítőkészülék homályos üvegre vetíti, sőt a drágább gépek az ipari televíziós technikát is felhasználják. Logikai mechanizmusaik úgy működnek mint az egyszerű számítóautomatáké. Nem csoda tehát, hogy az ilyen gépek drágák, és hogy az előkelő, nyugati magániskolák is inkább havi díj ellenében bérlik őket. Ezzel kapcsolatban érdemes megjegyezni, hogy 1963-ban nyugaton csaknem 700 különféle típusú oktatógépet állítottak elő. A Szovjetunióban és a szocialista országokban (nálunk is) az illetékes intézetek is foglalkoznak már néhány év óta az információelmélet és a kibernetika alkalmazásával az oktatás terén, valamint az oktatógépek előállításával, mégpedig már nem is csak prototípus formájában. 1963. őszén egy moszkvai kollektív kiállításon 64 különféle típusú oktatógépet mutattak be, amelyeket a Szovjetunióban gyártottak. A berlini 1963. novemberi konferencia alkalmával NDK-beli pedagógus szakemberek három újonnan tervezett oktatógépet mutattak be. Az ilyen oktatógépet a jénai VEB Carl Zeiss vállalat már sorozatban gyártja. Lengyelországban külön intézetet hoztak létre a programozott tanszerek területén végzendő kutatás céljára. Csehszlovákiában kb. 10 különféle típusú oktatógép prototípusát készítették már el, amelyek a legegyszerűbb mechanikai géptől egészen a „beszélő” gépig, az ún. Diaphon-ig terjednek. Az oktatógépek, különféle szempontok szerint sorolhatók osztályokba. Elsősorban aszerint, hogy lineárisan vagy szerteágazó módon oktatnak; aszerint, hogy a feltett kérdések megválaszolását választással teszik lehetővé, vagy saját maguk válaszolják meg Az examinátorok a legegyszerűbb oktatógépek. Működésük mindössze abból áll, hogy felteszik a tanulónak a vizsgakérdéseket, és — mintegy a tanítót helyettesítve — kiértékelik a feleleteket. • Csehszlovákiában J. Bajscy mérnök, a bratislavai Szlovák Műszaki Főiskola előadója, kifejlesztett egy „vizsgáztatógépet". A tanuló űrlapokra" nyomtatott 10 kérdésre felel elv _ , b!” «évükkel kért számokat választ ki. Az összes kérdés megválaszolása után kapcsolódik be a tanító azáltal, hogy elforgat egy kiértékelő rendszer zárjában lévő kulcsot, mire ez a rendszer fényjelek segítségével százalék- vagy számszerűen kiértékeli a helyes válaszokat. A gépet tízsarkú csatlakozódugasz párral kell beprogramozni, és 128 programkombináció állítható be. A repetítorok olyan oktatógépek, amelyek helytelen felelet esetén megmutatják, hogy miben tévedett a tanuló. A választ tehát kijavítják és a hibákból is tanítanak. Csehszlovákiában ezt a sorozatot a KT típusú oktatógép képviseli. A KT-gép homályos üvegén megjelennek a kérdések és feleletek diapozitívjei, amelyeket az Adior nevű automatikus diavetítőkészülék vetít hátulról az ernyőre. A diapozitív szélén található a fekete és fehér felületek kombinációjaként kódolt helyes felelet. A kód az optikai leolvasási egységeket jellé alakítja át, és beállítja a relécsoportot. A gépen négy választóbillentyű található, amelyekkel 40 háromjegyű szám választható ki. Az univerzális oktatógépek a homályos üvegen meghatározott mennyiségű információt bocsátanak a tanuló rendelkezésére. Az „oktatási szakasz" után felteszik az ellenőrző kérdést. Az ezt megelőző információkat a diák egy billentyű lenyomásával megismételtetheti . (ez a tankönyvben való visszalapozásra emlékeztet), amire akkor kerül sor, ha valamilyen kérdéssel kapcsolatban tanácstalan. Ha a tananyag megismétlése után sem tud választ adni a tanuló, akkor „Segítséget” kér. A programhoz szükséges nagy munkaráfordítás miatt még az USA-ban is mindmáig mindössze 100—150 kipróbált program áll rendelkezésre. Ezeket a programokat a kérdéseket, végül pedig aszerint is besorolhatók, hogy milyen fajta „visszacsatolás” áll fenn a tanuló és a gép között,. csak beható vizsgálatok után hozzák nyilvánosságra. Az egyszerű oktatógépek ára 5 és 25 dollár között van: az elektronikus automaták 500— 1200, sőt nem egyszer 2000 dollárba kerülnek. Egy kilenc leckéből álló bevezetés az algebrába, amelyre 2—7 óra tanulmányi időt szántak, 40 dollárért vásárolható még. .Úgy tűnik, hogy az ■ eredmények kárpótolnak az árért: egy pew-yorki k képisko a rl úmi J—Q Vuid A.. Ii 4 e», .Úgy tűnik, hogy az ■ eredmények kárpótolnak az árért: egy new-yorki kkipiskola diákjai 3—3 hét alatt tanultak meg annyit, amihez azelőtt két hónap kellett. ★ Az USA-ban és a Szovjetunióban az új módszereket széles körben alkalmazzák és fejlesztik tovább. Elsősorban olyan nagyüzemek használják ezeket a gépeket, ahol sok az alkalmazott, és ahol a gyártási programok műszaki vonatkozásban magas szinten állanak. Ahhoz, hogy képet alkothassunk az oktatógépek elterjedéséről, a következőkben felsorolunk néhány jól bevált nagyüzemi továbbképző tanfolyamot: algebra; trigonometria; az elektronika alapismeretei ; bevezetés az elektromosságtanba; orosz nyelv ; műszaki rajzok olvasása; nagy számítógép-berendezések programozása; szerelők, javítócsoportok és telefonkezelők továbbképzése; folyamatos kiképzés a korszerű színes fényképezéshez stb. Az alkalmazási lehetőség mindenkor a közlendő információs anyag programozhatóságától, illetve a rendelkezésre álló programoktól függ. Állandóan folynak a kísérletek újabb területek feldolgozására. Van olyan programozott tanfolyam, amelynek tárgya az üzemi lélektan. Megállapították, hogy a résztvevők emlékezetében megmaradó információs anyag mennyisége a programozott oktatógépek segítségével megtartott tanfolyamon nagyobb volt, mint azon a párhuzamos tanfolyamon, ahol a hagyományos módszereket alkalmazták. Megállapították azt is: a tanulók igyekezete, hogy a tanult anyagot munkájuknál is felhasználják, a programozott oktatás után lényegesen intenzívebb volt. Az elmélet és a gyakorlat szakemberei megegyeznek abban, hogy a programozott oktatás olyan módszer, amelynek jelentősége mind nagyobb lesz az iskolákban, az egyetemeken és az üzemekben is. M i nd e nk i V e I. k ü lö n - kü I ö h ; Tanuló galambok A szimulátorok ~—■—■—■——---------------1— „Tanító" áramkörök Nyelvtanulásgéppel I Az oktatógépek fajtái ?*• A dilidenciáknak külön tanár? Ennek az elvnek a megvalósulása irányába mutat az új típusú oktatógépek beállítása. Balra az Autotutor oktatógép a homoklapjára vetített.|«rM^a"111-, eS ? különböző válaszoknak meg: ^US$"aL„ Fent a metszetrajzi 1 mikrofilm; 2 — számlálómű; 3 — vetitSopmia; 4 - tükör; 5 - filmtovábbító; s - vetítőernyő; 7 — válaszbillentyűk; 8 kis elektronikus számítógép; 8» A SAKI oktatógép (a betűk magyarázatát lásd a szövegben)