Brevet FR2328253A1 — publié le 19770513

La présente invention se rapporte à- une installation pour l'enseigne- ment de l'informatique à des élèves de tous âges qui abordent pour la premi ère fois cette discipline Malgré l'évolution de la pédagogie , les méthodes pour l'enseignement de l'informatique restent très abstraites , et rendent cette discipline dif licite à enseigner Une méthode d'enseignement généralement pratiquée jusqu'à présent consiste à exposer aux élèves l'ensemble des règles de programmation ,puis à les faire appliquer sur des exemples empruntés ou au domaine des ma- thématiques ou à celui de la physique ou tout simplement à la résolution de problèmes de la vie courante.L'application des règles de programmation à la résolution de problèmes spécifiques amène les élèves à construire des programmes, qu'ils ont ensuite à transcrire sur des supports dren- registrement en vue de leur exécution par une machine automatique pour le traitement de l'information, encore appelée ordinateur . Le défaut majeur de cette méthode est quelle passe sous silence le fonctionnement de l'or- dinateur et,ce qui peut sembler btre un paradoxe, l'élève fait du traitement de llinformation sans connaître ni le fonctionnement ni la finalité de l'outil (l'ordinateur ) dont il se sert. Cette méthode à cet égard n'est donc pas satisfaisante. La présente invention a pour but de faciliter l'accès des élèves à l'in- formatique en mettant à leur disposition une méthode et un matériel diensei- gnement peu compliqués leur permettant de simuler le fonctionnement de llor- dirwateur dans l'exécution des programmes qu'ils auront eux-memes conçus. Un intérêt de cette méthode et de ce matériel d'enseignement est qu'il permet à l'élève de passer directement de son matériel de simulation à l'ordinateur par l'intermédiaire d'un langage développé parfaitement compatible avec le langage machine Cet enseignement ne vise pas à former des professionnels de linforma- tique mais à developper les facultés logiques des élèves et à les préparer à vivre dans un monde marqué par llinformatique . La pédagogie fait appel au Jeu et au jeu collectif. L'exécution du jeu peut se faire dans le silence absolu des participants au jeu. Elle amène les élèves à mimer le fonctionnement de l'ordinateur qu'il est impossible de leur faire voir Un ordinateur se compose d'un nombre considérable d'éléments très petits, les phénomènes qui s'y déroulent sont invisibles et trop rapides Les élèves ont besoin diéléments concrets qulils puissent voir , toucher et manipuler L'installation pour ltenseignement de l'informatique se compose d'éléments représentant les différents constituants d'un ordinateur qui sont:: l'unité centrale, les organes dtentrée, les organes de sortie et organe de contrôle et de commande . Elle permet de simuler les phases successives diun traitement et drune opération élémentaire . La synchronisation est assurée par un jeu de lampes rouges et vertes, indiquant la disponibilité ou non des éléments mis en jeu . L'installation permet de simuler au niveau du traitement : la saisie d'un programme, l'enregistrement de ce programme dans unité centrale, l'exécution de ce programme sur un lot de données , et de simuler au niveau de Itopération étémentalre:IXidentification diune instruction, l'exécution de cette instruction et le passage à l'instruction suivante L'installation permet aussi de montrer comment chaque donnée est successivement lue par un organe rentrée, rangée dans Itunité centrale1 traitée par Organe de calcul ou seulement éditée par un organe de sortie L'installation pour lXenseignement de ltinformatique selon l'invention est caractérisée en ce qutelle comprend un tableau représentant l'unité centrale simulée et partagée en plusieurs zones matérialisées pouvant recevoir des étiquettes amovibles porteuses d'informations , un simulateur de lecteur de cartes, chaque carte pouvant recevoir une étiquette amovible porteuse d'informations, un simulateur d'imprimante muni de son support d'édition et un organe de commande et de contrôle comprenant un dispositif de commutation manuel permettant à l'élève remplissant la fonction de moniteur diassurer la synchronisation du traitement en cours de simulation. L'ensemble est de dimensions suffisantes pour que tous les élèves drune classe puissent suivre le déplacement des informat-ions L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-dessous faite en regard des dessins annexés , composés des figures I à 7 La figure I représente l'installation pour l'enseignement de l'infor- mati que selon l'invention. La figure 2 représente l'entrée diune information transmise à partir du simulateur de lecteur de cartes dans l'unité centrale La figure 3 représente la sortie d'une information de l'unité centrale vers organe de sortie qui est le simulateur dfimprimante La figure 4 représente le tableau simulant l'organisation de unité centrale. La figure 5 représente le simulateur de organe de commande et de contrôle servant au moniteur La figure 6 représente une carte du lecteur de cartes La figure 7 représente le cadre coulissant permettant le repérage de l'instruction en cours de traitement Sur la figure 1 l'installation représentée se compose :: dun tableau 100 divisé en plusieurs zones 101 à 105 représentant les éléments principaux diune unité centrale et dans lesquelles un élève vient déplacer des étiquettes porteuses dlinformations au fur et à mesure de l'exécution du programme simulé , d'un simulateur du lecteur de cartes 106 reposant sur un socle 107, diun simulateur de l'imprimante composé d'un socle 108 sur lequel repose une machine d'impression 109, d'un simulateur de organe de contro- le et de commande composé d'un socle 118 sur lequel viertreposer un dispositif de commutation 121, permettant à l'élève placé derrière ce simulateur et jouant le rôle de moniteur, diapir sur des organes lumineux disposés sur ltensemble des simulateurs afin d'assureur la synchronisation des taches affectées au servant de chaque appareil de simulation. Le simulateur du lecteur de cartes 106 se compose diun magasin drali- mentation de cartes 110, et diun magasin de réception de cartes 111. A coté des magasins de cartes sont fixés des voyants 118 et 119 de couleurs différentes, par exemple rouge et vert pour signaler l'état de fonctionnement du simulateur . Par exemple le voyant rouge est allumé lorsqu'unie opération est effectuée à l'aide de ce simulateur .Le voyant vert est allumé lorsqu'au- cune opération n'est à effectuer Les voyants sont reliés électriquement à organe de commutation 121 de l'organe de commande et de contrôle par le cabale de liaison 124 Le simulateur d'imprimante est muni sur sa face avant dtune fente 113 permettant le passage d'une feuille de papier 112 sur laquelle l'élève placé derrière le simulateur marque les résultats du traitement . A côté de la machine d'impression 109 deux voyants 114 et 115 de couleurs différentes par exemple rouge et vert , sont fixés au socle 108 pour permettre dlindi- quer l'état de fonctionnement de ce simulateur .Par exemple, le voyant rouge est allumé lorsqu'unie opération est effectuée-par le simulateur, le voyant vert est allurrélorsque le simulateur nia rien à faire. Ces voyants sont eux aussi reliés électriquement à l'organe de commutation 121 de l'or- gane de contrôle et de commande par le câble de liaison 125. Le tableau 100 est aussi équipé de deux voyants 116 et 117 de couleurs différentes mais de préférence rouge et vert pour signaler l'état de fonctionnement de l'unité centrale . Le voyant rouge est allumé lorsqu'une opération s'effectue dans unité centrale . ta commutation des voyants est aussi assurée par Irorgane de commutation 121 qui est relié aux dits voyants par les câbles de liaison 122 et 123. Les flèches Aet B de la figure 1 montrent le sens suivant lequel le traitement des informations doit s'effectuer . Les données ou instructions présentes sur les cartes de l'organe d'entrée 106 sont acheminées (flèche AJ successivement vers le tableau 100 simulant l'unité centrale pour y etre traitées et les résultats du traitement sont dirigés dans le sens de la flèche B de l'unité centrale simulée 100 vers l'élément de sortie composé des éléments 108, 109 et 112. La figure 2 représente l'entrée diune information transmise à partir du simulateur de lecteur de cartes dans l'unité centrale. Sur la figure le simulateur du lecteur de cartes est représenté par le socle 200 sur lequel repose le magasin émetteur de cartes 2012 le magasin récepteur de cartes 202. Dans le magasin émetteur de cartes sont rangées les cartes 203, 204, 205 etc nécessaires au déroulement du programme à simuler. La carte 203 est porteuse diune étiquette 206 amovible sur laquelle est inscrite une information, dans exemple de la figure il s'agit de la donnée "Dupont" . Pour simuler le transfert de cette donnée du simulateur du lecteur de cartes dans l'unité centrale2 11élève placé derrière le simulateur retire la carte 203 du magasin d'alimentation 201, comme le montre la flèche A. La carte étant alors hors des magasins dans la position 203bis. l'élève décolle l'étiquette (position 206bis) pour la mettre dans la position 206 ter comme le montre la flèche B, puis l'applique dans la zone de destination 207 de l'unité centrale comme le montrent la flèche D et la position de l'étiquette 206 quater . Le transfert de l'étiquette étant effectué, l'élève range la carte de la position 203bis déchargée de son information dans le magasin récepteur 202. La figure 3 représente la sortie diune information de l'unité centrale vers organe de sortie qui est le simulateur de lXimprimante Le tableau 300 représente l'unité centrale divisée par tes zones 306 307 et 308 avec dans la zone de sortie 306 l'étiquette amovible porteuse de l'information "Dupont" qui doit entre transférée vers le simulateur de llim- primante 302 muni de l'organe d'impression 303 et de la feuille 304 porteuse des résultats de traitement .L'élève placé devant le tableau 300 doit, après avoir reçu l'autorisation du moniteur, déc aller l'étiquette 305 de la zone de mémoire 306 (Flèche A) et la montrer à l'élève placé derrière le simulateur d'imprimante 302 (flèche B) afin que ce dernier reporte l'information "Dupont" de l'étiquette sur la feuille de papier 304 à la suite des informations déjà reçues. La figure 4 représente le tableau simulant l'organisation de l'unité centrale. Le tableau 400 est partagé en différentes zones qili sont - une zone de calcul 401, - une zone d'échange avec les périphériques dientrée-sortie 402 ou zone périphérique , - une zone de rangement des données à traiter ou zone utilisateur 403, - une zone de rangement du programme en cours de traitement 404 ou zone programme - la zone "logiciel" 405 située à la partie inférieure du tableau Cette zone contient la liste des instructions disponibles auxquelles les élèves auront à comparer leur programme . Sur l'exemple de la figure on peut lire la liste des instructions disponibles suivantes : PR$Z5GR, RESER, DEBUT, ALLER, TRANS, ADDIT, SOUST, MULTI, DIVIS, SI, LECTU, ECRIT, FIN . Les élèves pourront ainsi lors de l'entrée d'une instruction dans la zone programme la confronter aux instructions inscrites dans la zone logiciel pour vérifier le droit dtaccès de l'instruction à la zone programme Le tableau 400 peut être rectangulaire et est dans l'exemple préféré de lssinvention réalisé en un matériau magnétique par exemple par découpage dans une tôle en acier doux . Les limites de chaque zone sont figurées par des bandes de caoutchouc magnétisé d'une couleur différente de celle du tableau Les informations contenues dans unité centrale sont représentées par des étiquettes découpées dans du caoutchouc magnétisé qui permet leur fixation de façon amovible sur le tableau.La fixation d'une étiquette dans une zone ne peut se faire quià des endroits bien définis qui sont représentés sur la figure par les cases numérotées de 408 à 418. La base de chacune des cases 415 à 418 est constituée par un rail continu s'étendant sur la presque totalité de la largeur du tableau permettant l'application diun cadre sur la case correspondante à l'instruction en cours de traitement . Ces rails sont repérés par les numéros 421 à 424 sur la figure 4. Le tableau est muni à sa partie supérieure gauche des voyants rouges et verts 419 et 420 dont le fonctionnement a déjà été donné dans la description de la figure 1. La figure 5 représente le simulateur de l'organe de commande et de con trône . II comprend un socle 500 sur lequel viennent se fixer deux voyants 501 et 502 et un organe de commutation composé des interrupteurs 503,504, et 505 Dans la réalisation préférée de l'invention le voyant 501 est rouge et le voyant 502 est orange . Le voyant rouge est allumé dès que l'installation est prête à simuler un traitement Le voyant rouge est allumé par un interrupteur placé sur l'unité centrale qui est commandé lorsqu'unie simulation diune opération d'entrée - sortie est à effectuer. Le dispositif de commutation est composé diune série dtinterrupteurs tels que 503,504 et 505 permettant d'agir sur l'alimentation des voyants lumineux situés sur les autres simulateurs, par l'intermédiaire des câbles de liaison 506,507,508 et 509. La figure 6 représente une carte du lecteur de cartes munie diurne réglette porteuse diurne étiquette . La carte 600 peut avoir la forme classique des cartes utilisées dans les lecteurs de cartes, elle peut & re découpée dans un matériau rigide tel que le bois ou une matière plastique. Dans la partie inférieure et dans le sens longitudinal de la carte une bande magnétique caoutchoutée est collée de façon à rendre amovible la fixation diune réglette en acier doux 601. Sur la réglette doux 601 viennent se fixer les chiffres et lettre, utiles à llécriture diune information (instruction ou donnée) . A titre exemple la figure 6 mentionne la donnée DUPONT . Chaque lettre ou chiffre constituant l'étiquette est im primé en noir sur fond blanc dans un rectangle d'environ 2cm x 1cm, découpé dans un matériau caoutchouté magnétisé .Les réglettes amovibles sont généralement porteuses de 3 types d'information qui sont données, ins truction , ordre de chargement ou d'exécution du programme Dans le cas d'une saisie de données l'étiquette comprendra 20 positions repérées par 21 traits equidistants tracés dans le sens de la largeur de lléti- queute. Dans le cas dune instruction de programme l'étiquette comporte 3 cases adjacentes contenant le numéro de niveau, le type diopération, et llopé- rande. Dans le cas diun ordre de chargement , l'étiquette reçoit l'inscription CHARGEMENT. Dans lecas diln ordre d'exécution , llétiquette reçoit llinscription EXECUTION. La figure 7 représente e cadre coulissant permettant le repérage dans la zone programme de l'instruction qui est en cours de traitement. Le cadre 700 est rectangulaire et est obtenu par découpage dans un matériau rigide transparent. Sur les grands côtés du rectangle, et sur la meEne face sont collées deux réglettes magnétiques 701 et 702. Une troisième réglette 703 est collée parallèlement aux deux réglettes précédentes à une distance de l'une d'entre elle suffisante pour permettre le coulissement des rails 421, 422,423,424 formés par le caoutchouc magnétisé situé à la base des cases 415 à 418. de la zone programme 404 tels que défini à la figure 4.Le positionnement du cadre 700 sur un rail se fait en appliquant le cadre sur le rail dans l'intervalle laissé par les deux réglettes magnétiques 702 et 703. L'intervalle entre les deux réglettes 702 et 703 a donc la dimension de l'épaisseur d'un rail . La figure 7 montre le cadre 700 monté sur le rail 704. L'intervalle entre les réglettes 701 et 703 définit une fenêtre transparente lais sant visible les instructions du tableau lorsque le cadre y est appliqué. La figure 7 fait apparaltre par transparence une instruction SI F ZLE + 1202. La description qui vient d'être donnée n'est qu'une réalisation préférée de tlinvention elle n'implique bien entendu aucune limitation , diverses modifications de formes et de matériaux peuvent y être apportées sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Installation pour l'enseignement de l'informatique caractérisée en ce qu'elle comporte un tableau représentant une unité centrale et partagéc eh plusieurs zones pouvant recevoir des étiquettes amovibles pour visualiser l'information qui est en cours de traitement dans l'unité centrale si mulée, un simulateur de lecteur de cartes muni de cartes porteuses diétiquet4es 2 tes amovibles sur lesquelles sont inscrites les instructions ou données du programme simulé, un simulateur d'imprimante muni diun support diédition pour faire apparaître les résultats de traitement et un simulateur diun organe de commande et de contrôle relié par cibles à un jeu de lampes situé sur chacun des autres simulateurs afin diassurer la synchronisation des phases successives dXun traitement et dune opération élémentaire 2.Installation pour ltenseignement de l'i nformatique selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le tableau est partagé en différentes zones qui sont : une zone de calcul, une zone périphérique, une zone utilisa teur , une zone programme et u ne zone logiciel , séparées par des bandes de caoutchouc magnétisé d'une couleur différente de celle du :fableau 3.Installation pour l'enseignement de l'informatique selon les revendications 1 et 2 caractérisée par le fait que le repérage de l'instruction en cours de traitement se fait à l'aide diun cadre transparent pouvant coulisser sur le rail formé par une bande de caoutchouc magnétisé formant la base dEs cases matérialisant l'emplacement des instructions dans la zone programme 4. Installation pour l'enseignement de l'informatique selon les revendications 1 et 2 caractérisée par le fait que le tableau est découpé dans un matériau magnétique 5. Installation pour l'enseignement de l'informatique selon la revendication 1 caractérisée par le fait que chaque carte du simulateur du lecteur de cartes est porteuse diune réglette amovible porteuse diune étiquette représentant l'information (instruction ou donnée) à transfécer sur le tableau simulant l'unité centrale. 6. Installation pour ltenseignement de l'informatique selon la revendication 1 caractérisée par le fait que chacun des quatre éléments constituant l'ensemble de l'installation est muni diun dispositif de signalisation de son état de fonctionnement