mini|250x250px|Skizze des Geromat III nach einem Foto eines Nutzerpultes Der Geromat III war ein audio-visueller Lehrautomat, der zwischen 1964 und 1966 am Institut für Kybernetik der Pädagogischen Hochschule Berlin unter der Leitung von Helmar Frank entwickelt wurde. Er ist das dritte Modell der Lehrautomatenreihe „Geromat“. Diese Lehrautomaten sollten programmiertes Unterrichten ermöglichen.
Der Geromat III war für die Nutzung zum Gruppenlernen von drei Personen vorgesehen. Er erlaubte die automatische Überprüfung der Antworten der drei Lernenden durch einen Alles-oder-Nichts-Ansatz.
Im Gegensatz zu den Vorgänger- und Nachfolge-Modellen wurden beim Geromat III Design-Prototypen für markttaugliche Nutzung erstellt.
Geschichte und Hintergründe
Gründe für die Entstehung des Geromats Die Entwicklung des Geromat III und anderer Lehrautomaten war in der Nachkriegszeit in der damaligen Bundesrepublik Deutschland eine Antwort auf die Probleme im Bildungssektor.
Die Bildungskatastrophe in den 1960er Jahren führte dazu, dass Forschungen im Bildungsbereich wenig limitiert und experimentelle Ansätze erwünscht waren. Experimentelles Forschen und Fehlentwicklungen wurden vom Europarat in Kauf genommen, da somit das Einschlagen in eine falsche Richtung im Bildungsbereich verhindert werden konnte. Das Akzeptieren von Fehlern und das Befürworten von experimentellen Entwicklungen bot den Nährboden für Maschinen wie den Geromat III.
In der Bundesrepublik war bis 1955 die Produktion und Entwicklung von bestimmten elektronischen Produkten verboten. Dieses Verbot und die damit einhergehende Schwierigkeit für die Industrie, einen Einfluss auf den Computermarkt zu bekommen, machte es für akademische Institutionen schwierig, Zugriff auf Computersysteme und Forschungsmittel zu erhalten. Forschung an Lehrautomaten stelle eine Lücke dar, mit der es möglich war, diese Schwierigkeiten zu umgehen. In dieser Übergangszeit, vor der erweiterten Finanzierung von Computerforschung, wurde der Geromat III entwickelt.
Auch andernorts wurde an Lehrautomaten gearbeitet. In den USA wurden beispielsweise Lehrautomaten mit dem Fokus auf individuelles Lernen entwickelt, welche auf „Ja“- oder „Nein“-Fragen basierten.
Da die Lehrautomaten nicht die Erwartungen erfüllten und die Probleme im Bildungsbereich nicht lösen konnten, wurde die Entwicklung an ihnen weniger vorangetrieben. Dennoch ist computerbasierte Lernsoftware heute weit verbreitet.
Erwartungen an Lehrautomaten Die Bildungskatastrophe, die durch den Mangel an Lehrkräften und unzureichend geförderte Schulen ausgelöst wurde, führte zu Experimenten in der Unterrichtsgestaltung. Lehrautomaten wurden als praktische Lösung angesehen, um das Problem des Lehrkraftmangels und von überfüllten Klassenräumen zu lösen.
Im Gegensatz zu der Entwicklung von Lehrautomaten in den USA herrschte in der frühen Bundesrepublik weniger Angst vor der Automatisierung in den Klassenräumen. Soziale Aspekt des Lernens wurden in den Gruppendynamiken und dem Gesamtsystem des Geromat III aufgegriffen. Dies führte zur Entwicklung von Gruppenlehrautomaten im Vergleich zu Einzellehrautomaten. Dadurch sollten soziales Verhalten und gemeinsame Problemlösungsfindung gestärkt werden.
Lernkonzept Der Geromat III wurde mit der Fähigkeit entwickelt, nahezu alle auf einem Lochstreifenleser lesbaren Lehralgorithmen ausführen zu können und damit als Allzweck-Eingabegerät für das Lehren im Klassenraum einsetzbar zu sein.
Aufgrund des starken Lehrermangels wurden Lehrautomaten als potenzieller Ersatz für Lehrkräfte gesehen. Um die soziale Interaktion, die zwischen Lehrkraft und lernender Person stattfindet, beizubehalten, wurde ein Fokus auf Gruppenlernen gelegt. Der „Alles-oder-nichts“-Lernansatz für das Gruppentraining basierte auf der Idee, dass die Lernenden Kompromisse finden und gemeinsam eine Lösung erarbeiten.
Durch dieses Gruppenlernkonzept sollten neben dem inhaltlichen Lernen zusätzlich soziales Verhalten, Diskussionsfähigkeit und die Fähigkeit, gemeinsam zu lernen, erworben und gestärkt werden. Zusätzlich wurde Gruppenerfolg gegenüber Individualerfolg betont. Diese sozialen Aspekte des Geromat III stehen konträr zu Einzelperson-Lehrautomaten, deren Ansatz in reinem Auswendiglernen, Üben und Individualerfolg bestand.
Funktionsweise alternativtext=Stellt den Aufbau und Funktion sowie die Interaktion der Komponenten des Geromat III da|mini|350x350px|Schematische Darstellung der Funktionsweise des Geromat III Helmar Frank definierte selbst allgemeine Eigenschaften, die für Lehrautomaten für verzweigte Programme gelten sollten. Diese sind:
Der Automat stellt den Lehrstoff in visueller oder akustischer Form (oder beides) dar. Die Reaktion des Lernenden muss ausgewertet und beurteilt werden. Auf die erfolgreiche Reaktion des Lernenden wird der nächste Lehrabschnitt in Abhängigkeit zu der Nutzeraktion ausgewählt.
Der Geromat III erfüllt diese Eigenschaften. Im Gegensatz zu den meisten anderen Lehrautomaten dieser Zeit verfügt der Automat über die Möglichkeit von Gruppenschulungen mit bis zu drei Lernenden. Dazu sind Kommunikationseinrichtungen für die Interaktion zwischen den Lernenden notwendig. Das Gerät besteht aus den drei Nutzerpulten, einem Tonbandgerät, einem Diaprojektor mit Fernsehkamera, einer zentralen Steuereinheit und einem Lochstreifenleser.
Ablauf einer Lerneinheit Eine Lerneinheit mit dem Geromat III lief wie folgt ab:
Akustische Informationen über die Frage oder weitere Anweisungen wurden über das Tonbandgerät abgespielt. Optische Informationen erhielt die lernende Person über den Bildschirm. Eine grüne Lampe wies auf die Antwortabgabe hin, welche über eine der fünf Auswahlantworten getätigt wurde. Falls keine einheitliche Antwort der Lernenden gegeben wurde, leuchtete am Adressatenplatz die Beschriftung „Einigen“ auf. Mithilfe des Mikrophons und der Kopfhörer erhielt jede lernende Person eine Sprechzeit von zweimal 16 Sekunden, um eine Einigung zu erreichen. Erst wenn alle drei Lernenden eine gemeinsame Antwort getätigt haben, wurde zum nächsten Lehrschritt übergegangen. Wenn keine Einigung entstand, wurde der Schritt des Einigens so lange wiederholt, bis dies der Fall war.
Nutzerpult Der Geromat III besteht aus insgesamt drei Nutzerpulten, die in schall- und blickdichten Kabinen untergebracht sind. Alle drei sind gleich aufgebaut. In jedem Nutzerpult ist ein Röhrenfernseher mit dazugehörigem Empfänger integriert. Dieser zeigt das Bild der Kamera, welche die Projektion des Diaprojektors auf alle drei Pulte überträgt. Des Weiteren enthält das Pult einen Lautsprecher zur Wiedergabe der Informationen auf dem Tonband und ein Mikrofon zur Kommunikation zwischen den Lernenden. Zur Auswahl der Antwort gibt es fünf Tasten, von denen genau eine gewählt werden muss, um zum nächsten Schritt zu gelangen. Alle drei Lernenden müssen eine Taste wählen, um weiterzukommen. Über acht Sofortanzeigesichtfelder erhält der Lernende nach dem Tastendruck direkt ein Feedback. Vier der Anzeigen sind: richtig, nicht ganz richtig, falsch und unzulässige Taste (die Funktionen der weiteren Sichtfelder sind in der Literatur nicht konkret beschrieben). Die Sofortanzeige-Sichtfelder sind notwendig, da das Feedback sofort erfolgen sollte. Eine akustische Ausgabe über Tonband bzw. eine visuelle Ausgabe über den Projektor hätten einige Sekunden gedauert, da diese erst neu eingestellt werden müssten.
Tonbandgerät Es wurde ein fernbedienbares Tonbandgerät mit vier Spuren verwendet.
Spur 1: Enthält die sprachlichen und anderen akustischen Nachrichten für die Lernenden. Die Reihenfolge der Lehrschritte war nicht erheblich. Sie wurden jedoch nach dem Flussdiagramm und der in Abhängigkeit zu den Verzweigungen in der vermuteten zeitlichen Abfolge angeordnet. Spur 2: Hier sind die Adressimpulse hinterlegt. Diese markieren den Beginn und das Ende der einzelnen Lehrschritte, um diese auf dem Tonband wiederzufinden. Spur 3: Auf dieser Spur befinden sich die Digitalinformationen zur Programmierung der Steuereinheit. Spur 4: Hier sind Steuerimpulse enthalten, um den Bildwechsel während eines Lehrschrittes zu ermöglichen.
Projektor und Kamera Als Dia-Projektor kam ein Karussell-Projektor zum Einsatz, da dieser vorwärts und rückwärts laufen kann, wodurch die Zugriffszeiten kurz waren. Das Bild wurde von einer Fernsehkamera abgefilmt und an die drei Nutzerpulte übertragen. Die Kamera war nötig, da nur ein einziger Projektor zur Verfügung stand. Außerdem war dadurch das Einspielen von bewegten Bildern mit einem magnetischen Bildaufzeichnungsgerät möglich, welches den Einsatz des Lehrautomaten deutlich erweiterte.
Steuereinheit Die Steuereinheit beurteilte die Antworten der Lernenden und wählte anhand dieser die nächste Lehreinheit aus. Diese musste für jede neue Lehreinheit frisch eingestellt werden. Die Zuordnung erfolgte über die Digitalinformation auf Spur 3 des Tonbandes. Dabei kamen Edelmetall-Drehwähler zum Einsatz. Den fünf Antworttasten am Nutzerpult waren jeweils ein Drehwähler für die Fortsetzung auf dem Tonband sowie ein weiterer Drehwähler für die dazugehörigen Bilder zugeordnet.
Die Auswahl der Programmfortsetzung erfolgte wie bei einer Post-Wählanlage (Telefon) über eine Ziffernfolge, die in der Digitalinformation enthalten war. Außerdem wurden Richtungsrelais geschaltet, um die Laufrichtung des Tonbandes und des Projektors zu steuern. Die Drehwähler wurden von den Digitalinformationen auf eine bestimmte Position eingestellt. Nachdem einer der Lernenden eine Taste betätigt hatte, wurde genau ein Drehwähler für den nächsten Lehrschritt und einer für das Bild angesteuert. Wenn dabei Lehrschritte übersprungen werden mussten, um den gewünschten zu erreichen, benötigte der Drehwähler vorwärts Schritte und rückwärts Schritte. Die Steuereinheit erhielt beim Überspringen der Lehrschritte jeweils zwei Impulse von der Adressspur des Tonbandes, die jeweils den Beginn und das Ende der Lehrschritte markierten. Der Drehwähler, der die Bildauswahl steuert, ging so viele Schritte weiter, bis dieser das letzte Bild der Lehreinheit, das auf dem Tonband/Diaprojektor vor dem neuen Lehrschritt liegt, erreicht hatte. War diese erreicht, wurde der Schnelldurchlauf des Tonbandes und des Projektors gestoppt. Beide waren dann bereit, die nächste Lehreinheit anzuzeigen. Außerdem wurde mittels Schrittschaltwerken die Zuordnung der Tasten zu den optischen Sofortanzeigen vorgenommen.
Um die Sprechzeiten den Lernenden zuzuteilen, war eine elektronische Ringzählerschaltung mit Zeittaktgeber vorhanden. Diese sorgte dafür, dass jeder der drei Lernenden zweimal 16 Sekunden Zeit hatte, um seine Antwort zu erklären und Fragen zu stellen. Die Lernenden konnten per Tastendruck auf ihre Sprechzeit verzichten.
Lochstreifenleser Der Lochstreifenleser ist einmalig notwendig, um die Digitalinformationen des Programms auf das Tonband zu übertragen.
Die Lochkombinationen auf dem Lochstreifen werden mithilfe eines Frequenzgenerators in zwei Frequenzen umgewandelt und auf dem Tonband (Spur drei) gespeichert. Diese Digitalinformationen liegen parallel zum Lehrinhalt und beinhalten die Einstellungen für die Steuereinheit.
Diese Steuerlochstreifen werden durch ein Flussdiagramm von einem Computer erzeugt oder per Schreibmaschine mit Lochstreifenausgabe manuell erstellt.
Konsolenentwicklung für den Geromat III