История одного прибора из Подосиновского краеведческого музея
Эта интересная история опубликована на портале Geektimes о приборе, находящемся в нашем Подосиновском краеведческом музее. Автор Алексей Медведев, биолог и компьютерщик, заинтересовался историей прибора, его возможностями, его авторами. А что из этого получилось, представляем ниже.
История одного прибора: путь к контролю знаний через техническое творчество
Преамбула
Летом 2014 года был проездом в посёлке Подосиновец Кировской области. Зашёл в местный краеведческий музей, экспозиция оказалась богатой и интересной, с любопытством стал знакомиться и вдруг неожиданно среди предметов домашней утвари и сельского быта увидел прибор, по виду напоминающий советскую радиолу. Однако это оказалась не радиола, а некий «Экзаменатор РТ3КЛ». Сопровождающая табличка поясняла, что он изготовлен в 1970 г. пятью учениками (а точнее, ученицами!) школы г. Кирово-Чепецка под руководством учителя физики Германа Александровича Русских. Это заинтриговало, я спросил работников музея подробности об истории и конструкции прибора. Объяснили, что прибор передан в музей в конце 2000-х годов Германом Александровичем, все подробности предложили узнать у него. Но сразу связаться не удалось, поэтому стал искать информацию самостоятельно.
Кого прибор заинтересовал так же, как меня, прошу под кат. Осторожно, трафик: много фотографий, большая часть из них кликабельные.
Выяснилось, что «Экзаменатор» визуально похож на очень популярный в те годы экзаменатор «Сибиряк», и я решил, что это одна из его модификаций.
Большой спойлер про «Сибиряк», другие аналоговые экзаменаторы и теорию тестирования
Однако позже, когда с Германом Александровичем завязалась переписка, он объяснил, что про «Сибиряк» не слышал, а «Экзаменатор» полностью оригинальной разработки, что ещё больше подогрело мой интерес. Также он рассказал, что со школьниками изготавливали множество достаточно сложных приборов, а у «Экзаменатора» был предшественник с названием «Фонарик». А в 1971 году, в честь 10-летия первого полёта человека в космос, был организован школьный ракетодром (!) с пуском разных ракет и различными службами (стартовая команда, служба поиска отработанных ракет (последняя ступень спускалась на парашюте) и возврата их к месту старта, служба громкой связи (сообщала фамилию конструктора, тип ракеты и пр.), служба охраны ракетодрома и др.).
Помимо этого, Герман Александрович был активным коротковолновиком, в конце 50-х годов на Всесоюзных соревнованиях по УКВ-связи получил второй спортивный разряд.
Г.А. Русских на четвёртом курсе института с радио-грамм-магнитофоном (по-нынешнему, музыкальным центром) своей конструкции
Сейчас Герману Александровичу 82 года, но техническое творчество не оставляет и публикует в журнале «Приусадебное хозяйство» свои разработки. Из недавних статей: «Откатные ворота» для огорода (№7, 2016) и «Скважина ручной работы» о самостоятельном изготовлении скважины для воды внутри дома (№1, 2017).
В августе этого года удалось снова посетить Подосиновец и наконец очно пообщаться с Германом Александровичем, послушать его рассказ об истории создания «Экзаменатора» и посмотреть прибор в действии.
Предлагаю на примере истории «Экзаменатора» познакомиться со школьным техническим творчеством советских лет. Конечно, как и сейчас, оно во многом держалось на энтузиастах, но было массовым по всей стране, а не только в крупных городах и поддерживалось государством. Я сам в школьные годы занимался в совершенно бесплатных радиокружках при школе и Станции Юных Техников. Интересно и полезно сравнить с нынешней ситуацией.
Герман Александрович любезно согласился подготовить статью об истории прибора, передаю ему слово.
***
Г.А. Русских. «Он ещё экзаменует»
Это было в конце шестидесятых годов ХХ века. В бухгалтериях считали на русских счётах, механический арифмометр «Феликс» был доступен только крупным предприятиям и организациям, а ЭВМ были в единичных научных центрах и по объёму они занимали целые залы. Если б в то время кто-то сказал, что калькулятор может иметь размер спичечного коробка, а на ладони могут разместиться три беспроволочных телефонных аппарата, то такого человека назвали бы безумным фантазёром. Но технический прогресс развивался быстрыми темпами и наука кибернетика, разработанная Н. Винером в конце сороковых годов, уже прочно заняла место в научном мире.
В то время я работал учителем физики в школе № 8 г. Кирово-Чепецка и руководил кружком детского технического творчества, в котором занимались ученики 6-10-х классов. Там они по своему интересу и своим возможностям строили действующие приборы и модели. Вот некоторые наиболее интересные по замыслу и исполнению: прибор для демонстрации суточного вращения Земли, автомат включения киноаппарата при выключении света в затемнённой аудитории, ракетная установка, работающая синхронно с радиолокационной станцией, эскадренный миноносец с программным управлением и другие.
Однажды на уроке, рассказывая о кибернетических приборах, сказал, что у каждого из присутствующих есть часть кибернетического устройства. Ребята перерыли свои сумки и карманы, чтобы найти её. Они были искренне удивлены, что частью кибернетического устройства был ключ от замка квартиры. Пришлось объяснить, что на ключе «записан» код, с помощью которого снимается блокировка запирающего механизма двери.
Прибор «Фонарик»
При проведении уроков физики я столкнулся с проблемой недостатка времени на устные опросы учащихся, и, как следствие, с малой накопляемостью оценок. У меня было четыре класса шестиклассников (а в то время в шестом классе начиналось изучение курса физики), и чтобы привить любовь к изучению этого непростого, но интересного предмета, приходилось много рассказывать и демонстрировать подходящие опыты. На это уходило много урочного времени.
Было очевидно, что нужно применять какие-то новые методы эффективного контроля знаний учащихся, требующие меньшей траты времени, но укладывающиеся в урочное время. И было желательно, чтобы сами дети участвовали в оценке своих знаний. Обсуждая с ребятами и анализируя различные задумки, пришли к «изобретению» простого прибора «Фонарика», как его назвали ученики. Причём, основную часть системы делали ученики дома по разъяснениям, полученным на уроке. В процессе изготовления они осваивали пользование миллиметровой линейкой, точные отсчёты по ней, работу хорошо заточенным карандашом, аккуратную работу с бумагой и т.п., то есть всё то, с чем им придётся столкнуться при выполнении лабораторных работ, изучая физику. За изготовление «линейки» (закладки) получали оценку за практическую работу, выставляемую в журнал. Название «линейка» возникло потому, что учащиеся использовали её для проведения прямых линий, подчёркиваний и в то же время она была закладкой в учебнике или в тетради.
«Линейка» состояла из трёх частей: «кармашка», «конверта» и «вкладыша» (см. детальное фото ниже).
«Кармашек» делался из обрезка 35 мм фотоплёнки, отмытой от эмульсии, согнутой так, чтобы окна перфорации совпадали, а общая длина была 185 мм. Стороны через перфорацию прошивались толстыми нитками с обеих сторон. Получался плоский прозрачный кармашек шириной 25 мм и длиной 180 мм с ровными краями, которыми можно было пользоваться, как линейкой.
В кармашек вставлялся «конверт», изготовленный из плотной бумаги. По всей длине он имел вырез 8х145 мм от средней линии. Боковые и концевые края конверта закрывались так, чтобы они не перекрывали окно – вырез. В закрытом виде он должен свободно, но плотно входить в «кармашек».
В «конверт» вставлялся «вкладыш», изготовленный тоже из плотной бумаги. Впоследствии он стал называться «ответ», т.к. на нём зашифровывался ответ ученика на билет. Это полоска бумаги шириной 20 мм и длиной 160 мм, разделённая по вертикали на два поля равной ширины. Отступив от верхнего конца полоски 20 мм, отчерчены пять зон (по количеству вопросов в билете) по 25 мм. Каждая зона правой части разрезана на пять равных частей – язычков, – это варианты ответов. При ответе один язычок каждой зоны загибается и прижимается к неразрезанной части левого поля. При отгибании по одному язычку в каждой зоне, получается пять прозрачных окон. Это будет зашифрованный ответ на пять вопросов. В таком виде «вкладыш» аккуратно помещается в «конверт», а «конверт» – в «кармашек», – можно идти за оценкой к «Фонарику».
Была придумана даже формула такого ответа: «Бери билет – ответ в конверт – конверт в кармашек – его в Фонарик!»
Фонарик – это вертикальная трёхгранная призма из непрозрачного для дневного света материала. В нашем случае – тонкое красное оргстекло. Каждая грань призмы снаружи имеет пазы, в которые вставляется «заряженная» линеечка и перфокарта. В перфокарте имеются окна, соответствующие верному ответу. При правильном ответе отвечающего – окна карты совпадут с окнами линеечки. В фонарике размещены две электрические лампы по 10 Вт, сверху фонарика смонтирована постоянно разомкнутая кнопка. Отвечающий нажимает кнопку – фонарик изнутри подсвечивается, а на грани вспыхивают окна – оценка ответа. Выходит, что ученик сам себе ставит оценку. Быстро и объективно.
Перфокарта выполнена из плотной чёрной бумаги, имеет пять окон в два раза шире, чем окна ответов. Это позволяет избежать неприятностей, если ученик вставит линеечку не той стороной. Так как фонарик имеет три грани, то одновременно могут отвечать три ученика. А если карту вставить «вниз головой», то получится ещё три варианта верного ответа. Линеечку можно проверить и без фонарика – просто приложить перфокарту к линеечке, но на это, как правило, дети не соглашаются. Эмоциональная составляющая здесь проявляется очень ярко.
Устройство Фонарика, линеечки и перфокарты
Работа по изготовлению линеечки, заправка линеечки при ответе на билет, установка линеечки в фонарик и… нажатие кнопки! – это всё связано со средоточием внимания. На первый взгляд кажется, что столь тонкие действия непосильны детям. Но практика показывает, что дети лучше взрослых справляются там, где нужна мелкая моторика.
Используя «Фонарик», стало просто проверить знания у 15 учеников без ущерба времени для объяснения нового материала, да, и провести проверочную работу, не затрачивая целый урок, тоже стало возможным. Только приходилось собирать линеечки и проверять их самому.
Что интересно шестикласснику, то примитивно для старшеклассника. Нужно было придумывать что-то новое. И был придуман «Экзаменатор» РТ-3-КЛ.
Прибор «Экзаменатор»
Я предложил изготовить своими руками на занятиях кружка электрический аппарат, позволяющий проверять знания и ставить оценки за ответы. Сделать такой прибор изъявили желание четыре ученицы 10-го класса.
«Клуб Юных Мастеров» собрался на очередное занятие
Ни чертежей, ни электрической схемы не было, так что работать начали с чистого листа. Исходили из того, какие детали для изготовления «ЭКЗАМЕНАТОРА» (как назвали аппарат девочки) можно было приобрести в то время.
Основной принцип действия задуманного аппарата – как и современных компьютеров, мобильных телефонов, банкоматов и других электрических автоматов, – заключается в фиксировании прохождения электрического тока или его отсутствия в электрических цепях по определённой программе. В настоящее время даже дошкольник знает, что такое СИМ-карта и ПИН-код, являющиеся основой приборов такого класса, а в то время эти понятия обычным людям были неизвестны. Когда мы нажимаем на кнопки мобильного телефона или банкомата, мы замыкаем/размыкаем электрические цепи и аппарат нам обеспечивает связь с абонентом или выдаёт денежную купюру, если наши действия «совпали» с ПИН-кодом устройства.
Для органов управления приобрели клавишные переключатели диапазонов радиоприёмника, исполнительными механизмами стали электромагнитные реле. Для фиксирования результатов – электрические лампочки. СИМ-картой стала «контактная» плата с перфокартой, изготовленная самостоятельно, а ПИН-кодом – сочетание отверстий на перфокарте. Корпус экзаменатора изготовили из фанеры и пластика.
В течение года девочки пилили, сверли, паяли. Не сразу всё получалось. Экзаменатор рождался методом «проб и ошибок», переделывали, пока не добились нужного результата. Если присмотреться к фото, где девочки делают контактную панель, то можно заметить, что она сильно иссверлена. Сначала планировали кодировать верный ответ штекерами с разрезными гнёздами, но потом отказались от этого варианта.
Придумали название экзаменатору – «Y-КВАНТ» (от Y-излучения атома радиоактивного вещества и энергии фотона), инициалы фамилий и имён девочек-мастеров ввели в цифровой индекс «РТ-3-КЛ» – Рублёва Таня, Колесникова Люда, Коковихина Люба, Кулятина Люба. Полное название – «Y-КВАНТ РТ-3-КЛ».
Рублёва Таня и Кулятина Люба монтируют клавишные переключатели
Коковихина Люба и Колесникова Люда изготовляют основание контактной панели
Как работает аппарат?
Экзаменуемый получает билет с пятью вопросами (как при сдаче ЕГЭ). Каждому вопросу соответствует свой блок клавишных переключателей: 5 вопросов – 5 переключателей. В билете на каждый вопрос напечатано 6 вариантов ответов, один из которых – правильный. На блоке переключателей 7 клавиш: первая «СБРОС» – для приведения переключателя в нулевое положение после ответа, остальные 6 – варианты ответов на соответствующий вопрос. На контактную плату поставлена перфокарта с ПИН-кодом. Ученик, получивший билет, включает аппарат, нажимает на каждом блоке переключателей клавишу, соответствующую выбранному варианту ответа, затем нажимает клавишу «ОЦЕНКА». Если комбинация нажатых клавиш совпадёт на 100% с ПИН-кодом, зажигается 5 лампочек – оценка «ОТЛИЧНО», на 80% – «ХОРОШО», на 20% – зажигается одна лампочка – оценка «ОЧЕНЬ ПЛОХО» или «КОЛ!», как говорят ученики. Менее 20% совпадения – не загорается ни одной лампочки. Это означает, что знания на предложенные вопросы у экзаменуемого отсутствуют.
Подробный вид экзаменатора. Горит зелёная лампа готовности к работе
Герман Александрович объясняет устройство экзаменатора. Сигнальные лампы показывают оценку «5». На заднем фоне прекрасно исполненная карта Подосиновского района
Экзаменатор использовался на уроках и позволял за отведённое для опроса время проверить знания у 10-15 учеников. Он экспонировался на городской, районной и областной выставках детского технического творчества, где всегда было много желающих проверить свои знания по предложенным вопросам. Позднее применялся для тестирования при аттестации главных инженеров подразделений Кирово-Чепецкого управления строительства. В последние годы экзаменатор находится в экспозиции Подосиновского краеведческого музея, где вы можете проверить его работоспособность и «неподкупность». Он исправно служит более 40 лет.
При использовании экзаменатора выявились его недостатки, над которыми следовало работать:
1. Не виден результат ответа классу, т.к. прибор ставился задней стенкой к сидящим ученикам.
2. Большие габариты и порядочная масса не позволяли использовать его мобильно, т. е. прибор должен находиться в одном кабинете.
3. Достаточно много времени уходило на замену перфокарт – это не рациональное использование урочного времени.
4. Клавиши переключателей при нажатии требовали больших усилий, и они оставались в нажатом состоянии до окончания работы с ним отвечающего.
Первый недостаток мы устранили быстро – параллельно с сигнальными лампами правильных ответов установили 5 ламп в отдельную колодочку и соединили её кабелем через 8-ми штырьковую панель. Колодочка могла выставляться на стол или на корпус прибора.
Начали комплектовать детали для следующей модели экзаменатора. Тугие и габаритные клавишные переключатели решили заменить звонковыми кнопками. Вместо контактной панели с перфокартой поставить телефонный диск номеронабирателя. А габаритные сигнальные лампы заменить на цифровую индикаторную лампу.
Но этому проекту не суждено было реализоваться – я из учительства перешёл в крупную строительную организацию, где и проработал более двадцати лет. А прибор РТ-3-КЛ мне продолжал служить.
Случайно, более чем через 40 лет, узнал, что аналогичный прибор был изготовлен и даже выпускался массово в Сибири, и назывался «Сибиряк». Жаль, что я в то время уже отошёл от радиолюбительства и не читал журнал «Радио». Путь изготовления нашего экзаменатора был бы короче, и выполнен бы он был более профессионально. Я полагаю, подобные конструкции изготовлялись и в других школах. В то время во многих школах активно работали кружки технического творчества, проводились городские, районные и областные выставки детского технического мастерства. Большую роль в популяризации технического творчества играла областная Станция Юных Техников, журнал «Моделист-конструктор» и другие издания для детей и юношества.
Заключение
В завершении несколько мыслей о современной ситуации со школьным техническим творчеством.
По возрасту и социальному положению я в настоящее время мало общаюсь со школьниками и юношеством, и не знаю в подробностях школьных планов и программ. Но, следя за сообщениями СМИ, должен сделать вывод о пассивности школьников в детском техническом творчестве. Не слышно о технических кружках в школах, о выставках детских конструкций на разных уровнях, о соревнованиях юных конструкторов авиа- и судомоделей, различных моделей машин и механизмов.
В чём причина такой пассивности?
Мне кажется, есть несколько причин.
Первая, как это ни странно, изменение духовно-нравственного состояния общества: большая потребность в развлечениях и наслаждениях, нежели в созидании и творческом мышлении.
Вторая – колоссальный технический прогресс в средствах коммуникаций, что привело к самой «страшной» лени – лености ума, желания самостоятельно мыслить, творить своими руками то, что тебе по душе и уметь пользоваться различными инструментами. Компьютер из инструмента для творческой деятельности превратился в средство получения удовольствия безо всякой мыслительной работы собственной головой. Человеку, особенно в юном возрасте, проще сосчитать на калькуляторе или найти ответ в интернете (иногда сомнительной достоверности), чем самостоятельно решить задачу и ответить на вопрос, опираясь на знания, полученные в школе. А компьютерные игры стали главной преградой для творческой конструкторской мысли школьника. Мальчишки не умеют «гвоздя забить», зато преуспевают в компьютерных играх. А что полезнее в жизни? – это вопрос спорный.
Третья – семья, которая во многих случаях стала рассадником развлечений и получения удовольствий, вместо умственной и технической творческой работы в семейном кругу.
Четвертая – мало стало инициативных педагогов-руководителей детских коллективов, способных увлечь детей интересным делом, которое могло бы стать в будущем их профессией. Здесь нужны люди, влюблённые в работу с детьми и которые сами являются примером для подражания.
Конечно, детское техническое творчество совсем не умрёт, т.к. любознательность ребёнка всё равно проявится (хоть у какой-то части детей), и ему захочется что-то сделать своими руками. Приятно, что кое-где появились очаги робототехники. Проводятся выставки и соревнования. Но только роботы – это недостаточно.
Творчество детей нужно расширять, внедрять в повседневную жизнь школы. Для этого нужно наладить производство деталей микроэлектроники, микромеханики, комплектующих частей для детского конструирования. Сделать доступными по цене и снабжать ими школы, как расходным материалом. Всячески «выискивать» инициативных руководителей детского технического творчества, в том числе и на производстве. Поощрять их всеми возможными способами, в том числе и материально, беречь их и держать на высоте, так же, как руководителей взрослых производств, помня, что они растят будущих инженеров и конструкторов, будущих Кулибиных и Королёвых. Это задача государственной власти всех уровней. Россия не может быть на задворках мирового технического прогресса.