Brevet FR2503429A1 — publié le 19821008

La présente invention concerne un dispositif électronique construit autour d'un microordinateur et doté 'un langage et d'un logiciel de base destinés à des aplications pédagogiques. Le logiciel d'application est spécifique à une installation électronique complexe. Le bon fonctionnement de celle-çi est simulé par des moyens visualisables programmés ou télécommandables, ayant pour but l'éducation du personnel ultérieurement appélé à contrôler ou à commander rééllement la dite installation. La formation du personnel chargé de la conduite d'installation complexe à base d'électronique s'effectuait jusqu'à ce jour a travers un dialogue réél homme-machine. Les postes de commande et de contrôle d'une installation étaient connus à partir d'un dispositif utilisant les composants principaux de l'installation opérationnelle dans une configuration dite éclatée", recréant les séquences opérationnelles réelles de l'installation existante. Traditionnellement à partir de cette organisation l'apprentissage du personnel s'effectuait suivant deux méthodes complémentaires. Tout d'abord, l'exploitation d'une documentation technique permettait au personnel de sè familiariser avec le fonctionnement et les caractéristiques de l'installation. L'étude de cette documentation servait à préciser l'emplace- ment et le rôle des éléments interactifs du dialogue homme-machine ainsi que son exploitation. Le personnel était ensuite amené à vérifier ses connaissances soit sur des installations réélles, soit sur des dispositifs simulés réunissant les éléments fonctionnels interactifs de la dite installation. Cette vérification constituait un cycle d'apprentissage généralement contrôlé par un personnel instructeur enseignant. Cette organisation présentait de nombreux inconvénients inhérents à la méthodologie et aux matériels utilisés. Citons notamment X - une faible efficacité due en particulier aux niveaux pédagogiques inégaux de la documentation technique utilisée. Cette dernière devant subir une irise à jour permanente afin de maintenir un niveau d'enseignement élevé et de pallier l'évolution constante de la technique. - un investissement lourd et contraignant créé par la nécessité d'une part d'employer un personnel instructeur et d'autre part de maintenir en disponibilité des installations réélles ou simulées à l'intention des élèves. En outre, cette organisation ne permettait pas de faire évoluer la méthodologie de I'enseinement vers des problèmes de plus en plus complexes afin de mieux apprécier la progression et l'aptitude des élèves. Enfin, le coût de l'enseignement réalisé suivant cette organisation restait élevé. La présente invention a pour but de résoudre les problèmes et les inconvénients soulevés par la formation et l'apprentissage conventionnels précédents. Elle permet d'assurer à un moindre coût un enseignement dynamique éduquant dans un laps de temps court, le personnel qui sera chargé de commander ou de contrôler les installations électroniques complexes. L'invention permet aux entreprises équipées du dispositif conforme à l'invention de dispenser, avec un matériel simple et peu comateux, un enseignement fondamental et technique évoluant vers des problèmes de plus en plus réels et complexes. le dispositif assure le dialogue entre l'élève et la machine en temps réel. La présente invention concerne à cet effet un dispositif pédagogique de traitement en temps réel de l'information caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de traitement des données et de commandes centralisés par un microordinateur modulaire, des moyens de mémorisation programmable destinée à stocker dans une mémoire de masse et des mémoires mortes les schémas et données techniques servant à l'enseignement, des moyens de dialogue raccordés par interfaces aux bus du microordinateur et comprenant des moyens de visualisation tels qu'une vidéo synthétique, des écrans, une imprimante, des signaux lumineux, des moyens sonores, des moyens spécifiques représentés par un plastron de simulation des postes de commande et de contrôle d'une installation. Ces avantages et caractéristiques apparaitront plus clairement à l'issue de la description détaillée qui suit,accompagnée de dessins mis en annexe au moyen desquels une forme de réalisation de l'invention est illustrée à titre d'exemple. Il doit cependant être expressément entendu que ces dessins ne sont donnés qu'à des fins d'illustration et ne doivent pas être interprêtés comme définissant les limites de l'invention. En se reportant aux dessins on trouve : - Sur la figure I un schéma synoptique montrant l'organisation générale interne du dispositif pédagogique de traitement de l'information construit autour de son unité centrale qui constitue le module du microordinateur. - Sur la figure 2 un schéma de réalisation permettant l'établissement du dialogue " homme-machine n contrôlé à la fois par le microordinateur et par l'instructeur. Suivant une première caractéristique de l'invention ainsi que représenté à la figure 1, le dispositif pédagogique de traitement de l'information est constitué d'un microordinateur (1) associé à sa mémoire de travail (2). Cet ensemble microordinateur-mémoire est connecté d'une part aux bus d'adresses (3), de contrôle (4) et de données (5), et d'autre part à l'horloge (16) nécessaire à son fonctionnement. les périphériques rattachés à l'unité centrale par l'intermédiaire d'interfaces (15) se classent en deux groupes : l'un réservé a l'instructeur et comportant des périphériques standards, les autres utilisés par ltélève et constitués de périphériques spécialisés. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les périphériques standards sont constitués dans cet exemple, d'une imprimante (6) mémorisant graphiquement les dialogues, d'un clavier et d'un écran de visualisation (7) utilisés par l'instructeur pour contrôler et converser avec ltélève, d'une mémoire de masse (8) constituée de d-isques souples ou rigides destinés à stocker les différents programmes d'enseignement qui sont mis à la disposition de l'instructeur.Ces programmes d'enseignement sont à titre d'exemple, soit des données techniques ou documentaires, soit des schémas synoptiques ou de fonctionnement d'installation complexe ou d'organismes dynamiques, soit des programmes de simulation ou de controle de ces différents digositifs. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on a dessiné dans cet exemple les périphériques spécialisés représentés par : un panneau de commandes réservé à l'élève (10) afin de lui mermettre d'établir le dialogue, soit avec l'instructeur, soit avec la machine ou le matériel simulant l'installation complexe. Afin d'établir un enseignement en temps réel, le pineau de commandes intervient, par l'intermédiaire i'un microordinateur, directement sur le plastron de visualisation (9) spécifique à l'installation, à son fonctionnement, au contrôle de sa conduite, et aux réactions générées par les commandes. Toutes ces données, caractérisant l'état, le fonctionnement, l'avarie , l'incident d'une installation ou d'un organisme dynamique complexe, sont mémorisées dans les mémoires mortes (8) qui seront appelées en temps voulu dans la mémoire du microordinateur (16). On notera cependant que certains automatismes ou certains processus routiniers peuvent être mémorisés dans une mémoire personnelle au plastron. Enfin, parmi les autres périphériques, citons le projecteur vidéo (iî) chargé de visualiser sur un écran (14) soit l'information recherchée soit la séquence ou la conséquence d'une commande sur le fonctionnement simulé ; un magnétoscope (12) et un magnétophone (13)- chargés d'informer de manière audiovisuelle l'élève des conséquences de son contrôle ou de ses commandes. La synchronisation du magnétoscope et du magnétophone obtenue par la commande du microordinateur permet d'appliquer un enseignement en temps réel. L'avantage de réaliser-l'enseignement interactif en temps réel soit par des moyens sonores soit par des moyens visuels constitue une caractéristique importante de l'invention. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on a schématisé sur la figure 2 le dispositif pédagogique de traitement de l'information vu de l'extérieur Ce dernier se présente sous forme de deux supports (21) en forme de demi couronnes disposées face à face. Chaque support est réservé, soit à l'élève (20) soit à l'instructeu (19); les symboles 19 et 20 représentent les sièges respectifs. Le poste instructeur comporte une imprimante (6) destinée à mémoriser graphiquement l'identité de l'élève, le lieu, la date et la nature de l'épreuve ; devant l'instructeur est disposé un clavier (7) destiné à la commande et aux dialogues avec l'élève. Ce clavier est doté d'un écran de visualisation (18) caché pour l'élève, et permettant de contrôler le fonctioiinement et l'évolution de la séquence de 1' enseignement. A la gauche de l'instructeur on a représenté la mémoire morte (8) constituée ici de disques interchangeables, contenant les programmes d'instruction destinés à alimenter la mémoire de travail du microordinateur. Le poste élève (20) contient le plastron de visualisation (9) doté de ses accessoires spécialisés tels que voyant lumineux (22) , écran particulier (24), compteurs (23). L'ensemble de ces accessoires spécifie et caractérise le plastron en fonction de l'installation ou de l'organisme complexe simulé. le panneau de commandes (10) situé face à l'élève permet à ce dernier soit de dialoguer avec l'instructeur, soit de commander les informations ou la séquence de fonctionnement du programme d'instruction. Ces commandes ainsi que celles de l'instructeur sont centralisées par le microordinateur qui restitue en temps réel la réaction du plastron,- son évolution,ou transcrit les informations sur un projecteur vidéo (11) accompagné d'un écran (14). Ce dernier, placé à l'extérieur de l'ensemble et perpendiculairement au support, visualise toutes les données i la fois pour l'élève et pour l'instructeur. Le magnétophone (12) et ses écouteurs (17) complètent les informations et les commandes visuelles par des ordres ou des renseignements sonores émis en temps réel. Le magnétoscope (13) situé à l'extr8me droite de l'élève mémorise l'ensemble de l'enseignement visuel et sonore, en vue d'un contrôle a posteriori. Fonctionnement : A titre non limitatif, il est donné ci-après un exemple de fonctionnement du dispositif pédagogique de traitement de l'information en temps réel, conforme à l'invention et illustré notamment par la figure 1 le dispositif pédagogique comporte plusieurs postes dont l'un constitue le poste instructeur, tandis que le ou les autres sont définis comme des postes n enlèves" . A partir de son poste, l'instructeur appelle le programme d'application et d'enseignement au moyen de son clavier de commandes (7). A partir de ce même clavier, il communique ses instructions à l'élève qui les reçoit sur son écran de visualisation. Réciproquement, l'élève répond au moyen de son propre clavier de dialogue (10) et signale le bon fonctionnement du dispositif. Simultannément, l'instructeur adresse le programme d'enseignement ou d'application préalablement stocké dans la mémoire de masse (8) vers la mémoire de l'ordinateur (16) au moyen de son clavier de commandes. Dès cet instant, les différents périphériques standards et spécialisés sont initialisés. L'imprimante (6) peut alors inscrire la nature de l'enseignement prodigué et l'identité de l'élève inter rogé. Sur le plastron de visualisation (9) apparaissent les voyants et les indications définissant l'état initial de l'installa tion et ses caractéristiques de fonctionnement. Simultanément, l'instructeur contrôle le circuit phonique en établissant avec l'élève un dialogue par l'intermédiaire du casque (17) branché sur le magnétophone (12). le programme d'instruction peut être déclanché soit par l'élève soit par l'instructeur, à partir de leur panneau respectif. le déroulement de l'instruction fait apparaitre sur le plastron (9) les diagrammes ou schémas représentant l'installation complexe que l'élève active au fur et à mesure de ses commandes. les réationsde ces diagrammes aux commandes de l'élève apparaissent sous forme de symboles lumineux qui évoluent à la fois sur le plastron (9) et sur l'écran de l'instructeur (18). A chaque modification, l'élève peut générer une interruption qui se traduit alors au niveau du programme par le prélèvement d'un mot d'Etat dont la teneur modifie à la fois le déroulement de la séquence et la visualisation apparaissant sur le plastron et sur l'écran vidéo (14). Le magnétoscope et le magnétophone introduisent un commentaire sonore à l'intention de l'élève durant chaque séquence. En outre, le magnétoscope peut simuler phoniquement et visuellement les conséquences exactes des opérations engendrées par l'élève. Ainsi le déroulement des programmes peut être modifié soit par l'élève soit par l'instructeur qui garde la possibilité de simuler différentes erreurs ou avaries supplémentaires modifiant les difficultés apparentes. le dialogue interactif élève-machine ainsi décrit est obtenu au moyen d'un microordinateur qui intervient en temps réel dans le déroulement de l'enseignement. Revendication 1 - Dispositif pédagogique de traitement en temps réel de l'information caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de traitement des données et de commandes centralisés par un microordinateur 'nodulaire,(1) des moyens de mémorisation programmable destinée à stocker dans une mémoire de mass t des mémoires mortes les schémas et données techniques servant à l'enseignenent, des moyes de dialogue raccordés par interfaces aux bus du microordinateur et comprenant des moyens de visualisation tels qu'une vidéo synthétique(4l)des écrans, une imprimante, des signaux lumineux, des moyens sonores, des moyens spécifiques représentés par un plastron de simulation de poste de commande et de contrôle d'une installation ou dtun organisme.t9) Revendication 2 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de réaliser l'enseignement en temps réel est obtenu par la commande centralisée d'un microordinateur (1) qui reçoit directement les ordres, soit de l'élève soit de l'instructeur, pour intervenir directement sur les périphériques standards ou spécialisés. Revendication 3 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen d'utiliser en temps réel un nombre de données important est obtenu par deux mémoires, l'une de masse (8), dite mémoire morte et constituée de disques servant à alimenter une autre mémoire (16) attachée au microordinateur. Revendication 4 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la spécificité de l'enseignement délivré par le dispositif est obtenue au moyen d'un plastron de simulation (9) réunissant les caractéristiques de l'installation ou de l'organisme contrôlé ou commandé. Revendication 5 - Dispositif ;suivant les revendications 1 et 4 prises dans leur ensemble caractérisé en ce que l'installation complexe ou l'organisme étudié est visualisé sur le plastron au moyen d'un écran spécialisé C(q) synthétisant par des voyants, des schémas lumineux, des compteurs et des commandes, le déroulement et le fonction nement de l'installation complexe. Revendication 6 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le dialogue interactif élève-machine est réalisé en temps réel visuellement et phoniquement au moyen d'un projecteur vidéo synchro (11), d'un magnétophone (12) et d'un magnétoscope (13) directement raccordés aux bus du microordinateur, Revendication 7 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le raccordement des périphériques standards et spécialisés au microordinateur est obtenu au moyen d'interfaces (15) séparant chaque périphérique du bus de l'ordinateur (3, 4, 5) Revendication 8 - Dispositif suivant la revendication 7 caractérisé en ce que le programme d'enseignement, ses caractéristiques et l'identité de l'élève sont mémorisés graphiquement sur une imprimante (6) branchée sur le bus du microordinateur par l'intermédiaire d'une interface.