Курсовая работа: Методы компьютерной диагностики функционального состояния учащихся
Предлагаемый подход диагностики функциональных состояний был поддержан грантами губернатора Ярославской области в сфере гуманитарных, естественных и медицинских наук за 2002 и 2004 года, а также грантом Министерства образования за 2003 год.
С 2004 года оборудование в количестве пять комплектов на компьютерный класс передавалось безвозмездно в школы города. Переданное оборудование имеется в школах №80, 33, 4. Сбор данных с применением комплектов в этих школах могут проводить и проводят обученные методам учителя информатики. Сами методы требуют для постановки не более минуты, чуть меньше времени нужно для занесения сведений в компьютер. При наличии 5-и комплектов, работающих одновременно, обследование класса в 25 человек занимает лишь 15 минут урока. Полученные на уроках базы данных уже могут быть основой валеологических баз данных.
В 2006 году разработан новый программный вариант комплекса, позволяющий вести сетевую одновременную диагностику сразу по всем компьютерам компьютерного класса, что еще более ускоряет время тестирования. Новый программный вариант позволяет делать выборки результатов и обладает возможностями статистической обработки результатов. В программе появился звуковой сигнал перехода к следующему отверстию, что позволяет проводить определение тремора без помощника. Аппаратно-программный комплекс на пять рабочих мест с новым программным обеспечением приобретен ярославской школой №31 для решения психологических и валеологических задач.
3 Психофизиологические процессы при работе с компьютером
Исследование взаимодействия «Человек – компьютер» является сравнительно новым направлением. Это связано с тем, что компьютерной революции еще не более сорока лет. Компьютеризация образования, по мнению Н.И. Даниловой, создает «наиболее благоприятные условия для контроля обучения по физиологическим параметрам. Эта задача может быть решена с помощью мониторинга функционального состояния учащегося, а также через компьютеризированную оценку его индивидуальных психофизиологических характеристик (1). Такой подход лежит в основе такого направления прикладной психофизиологии, как педагогическая психофизиология. В ней можно выделить несколько проблемных областей.
1. Изучение индивидуальных качеств, способствующих развитию стрессовых состояний. Связан с оценкой функциональных состояний (уровня активности структур мозга, на котором протекает конкретная психическая деятельность).
2. Оптимизация обучения благодаря введению в коридор оптимального состояния. Принцип подходя связан с использованием метода биологической обратной связи при контроле над параметрами организма (в исследовании К. Мангины использован показатель кожной проводимости).
Практические и научные аспекты взаимодействия «человек – компьютер» учитываются во всех направлениях, связанных с информационными технологиями. Всеобщность их распространения определяет значение психофизиологических исследований для производственных технологий, связи, транспорта, финансов, торговли. Это дает возможность отнести их к общему направлению – психофизиологии и физиологии трудовой деятельности (2). Такой подход позволяет применять в исследованиях подходы физиологии трудовой деятельности, приведенные, например, в Методических рекомендациях «Интегральная оценка работоспособности при умственном и физическом труде»(3). Актуальным с теоретической и практической сторон является исследование наступления утомления при работе с компьютером.
Практическое изучение психофизиологических аспектов взаимодействия в системе «человек – компьютер» в России отражено в программе спецсеминара при кафедре психофизиологии психологического факультета Московского государственного университета. В ней показаны цели, предмет изучения и задачи психофизиологии компьютерного труда (4).
Анализ используемых психофизиологических методов, таких как кардиоинтервалография, электроэнцефалография, электромиография, окулография, метод кожно-гальванической регистрации и других, исходя из возможностей их материального обеспечения показывает, что большинству из них для практического внедрения требуются существенные финансовые затраты. Тем не менее, можно создавать недорогие системы диагностики психофизиологических параметров с применением компьютерных технологий. Эти возможности связаны с регистрацией некоторых двигательных параметров, параметров нервно-психической деятельности, что и реализовано в комплексе «Тетр».
Двигательная функция при работе с компьютером
Изучение движений при работе с компьютером является современным этапом общего направления в науке о движении. Анализ исторического материала проблем движения и результатов последних лет приведен в работе Н.Н. Гордеевой (5). Рассмотрение значимости проблемы движения выполнено ученицей школы № 80 Татьяной Серовой ранее в работах, представленных на программу «Открытие» в 2003 – 2004 годах (6).
Тремор является основой микродвижений человека. Он образуется из-за колебательных движений мышц конечностей. Он играет важную роль в комплексе адаптационно-приспособительных процессов организма, указывает на характер энергетических процессов и их регуляции, служит показателем работоспособности и утомления человека. По характеру тремора можно судить о состоянии нервной системы организма человека. Основные характеристики тремора – это частота, с которой он происходит и амплитуда (размах) колебательного движения. Они зависят от ряда особенностей человека: различных уровней его нервно-психической организации. Так как тремор проявляется при рассогласовании различных систем регуляции, то чем выше величина рассогласования, тем выше тремор. Тремор можно разделить на нормальный и патологический. Нормальный тремор, наблюдающийся у здоровых людей, делят на два типа: статический и динамический. Описание видов тремора и его параметров было сделано ранее (6). Для характеристики статического тремора существуют ряд индексов, отражающих степень координированности психомоторной сферы, или, иначе говоря, «продуктивности» тремора.
Для изучения статического тремора используется в основном метод Меде. Он заключается в регистрации количества ошибок, то есть прикосновений к краям металлической панели с отверстиями различной величины, в которые испытуемый продевает металлический стержень. Так как и панель, и стержень являются контактами одной цепи, каждое прикосновение регистрируется на счетчике. Отверстия в пластине имеют неодинаковый диаметр, поэтому можно исследовать тремор различных порядков. Например, если стержень вводится в отверстие, не превышающее в диаметре 3,0 мм, то количество касаний, отнесенное к времени исследования, и будет являться коэффициентом координации.
Для изучения динамического тремора используется металлический лабиринт, сквозь который испытуемый должен провести контактный стержень так, чтобы не коснуться его границ и затратить при этом как можно меньше времени. Каждое прикосновение стержня к лабиринту также включает счетчик импульсов.
Исследование исходило из гипотезы, что долгая работа на компьютере приводит к нарушению точности выполнения программ движения. Это можно объяснить длительным возбуждением отделов мозга, ответственным за поддержание статической позы, работу антигравитационных мышц и разлитым торможением в областях, отвечающим за работу динамических мышц.
Нервно-психические процессы при работе с компьютером
В соответствии с наиболее общепринятой и традиционной точкой зрения в нервной системе различают всего два основных процесса: возбуждение и торможение. Выраженность этих процессов и их соотношение друг с другом, а также скорость их смены друг на друга определяют свойства нервной системы. И.П. Павлов выделил три основных качества: сила нервных процессов, уравновешенность нервных процессов, подвижность нервных процессов. Степень проявления каждого из этих качеств современные подходы психофизиологии требуют оценивать количественно. Такой подход утверждается в работе Е.П. Ильина (7). Диагностика свойств нервной системы у отдельного человека на количественном уровне до настоящего времени является сложной процедурой. Показан динамичный характер выраженности каждого свойства в зависимости от условий среды и внутренних причин, например, биоритмов. И если изучается проявление свойств нервной системы, то можно не проводить окончательную диагностику типа, а использовать статистические критерии сравнения.
Для оценки свойства силы, в первом приближении, показывающем ее работоспособность, достаточно распространен теппинг-тест, предложенный Е.П. Ильиным, 1972. В нем оценивается распределение количества совершаемых действий за шесть пятисекундных интервалов времени выполнения теста – 30 секунд. Во всех его вариантах выполнения обязательным условием является максимально высокий темп. Сила оценивается на основании анализа формы кривой распределения. При длительной работе на компьютере наблюдается явление снижения работоспособности, утомления. Следовательно, теппинг-тест, по которому можно судить об изменении работоспособности, применим и для оценки эффекта деятельности на компьютере.
4 Функциональное состояние как биологическая основа проявления личности и поведения
Оценка взаимосвязи генотипа и его фенотипического проявления всегда остается одной из фундаментальных проблем науки. В отношении характера считается, что именно биологические процессы определяют его. Генотип играет более важную роль в формировании соответствующего ему поведения, чем окружающая среда.
Теории темпераментов как биологических основ формирования личности всегда оценивали людей в отношении их выдержанности или склонности к вспыльчивости, гневу или уравновешенности на основе различных конкретных признаков: жидкостей организма (крови, слизи, желчи) – Гиппократ, просвета сосудов - Лесгафт, величине мозга и толщине нервов – Галлер, обмена веществ – Фулье, конституциональных особенностях телосложения – Кречмер или деятельности систем органов – Шелдон. Гормональное обоснование в различии поведения темпераментов в России связано с именами Блонского, Белова, Завадовского. Оценивалось различиями концентраций гормонов, прежде всего тестостерона. Подход к количественному измерению свойств, характеризующих темперамент, реализован в учении И.П. Павлова и его учеников о соотношении свойств высшей нервной деятельности как основе темпераментов (7)..
В учебной деятельности, как и любой другой, очень важное значение имеют эмоции. Ведь и само слово «эмоция» происходит от слова «моцион», движение. Эмоция - это сложное образование, предполагающее интеграцию соматических, вегетативных и субъективных компонентов. Побудительная, оценочная, переключающая, коммуникативные функции по разному реализуются для различных типов темперамента. Так называемых заторможенных (меланхолик, флегматик) и расторможенных (сангвиник, холерик), эмоциональные состояния тесно связаны с тревожностью и агрессивностью как качествами личности. Функциональные состояния, возникающие в любой деятельности, всегда имеют эмоциональную окраску. Существующие методы их оценки имеют объективный характер. Применение психофизиологических диагностических процедур – один из наиболее приемлемых подходов для установления корреляций между активностью нервной системы и поведенческим потенциалом, связанным с любого рода деятельности (8).
Таким образом, нам представляется обоснованной накопленным фактическим материалом и сформированными подходами поставленная в исследовании цель рассмотреть возможность применения методов функциональной диагностики комплекса «Тетр» в оценке функционального и эмоционального состояния учеников.
5 Обобщение результатов по применению комплекса «Тетр»
Оценка профиля индивидуальной асимметрии.
Выполнено ученицей нашей школы Татьяной Серовой. Ей показаны достоверные различия по уровню статического тремора и максимальной работоспособностью при функциональных пробах ведущей и неведущей руками. Тест может применяться в школе психологами при количественной оценке уровней функциональной асимметрии: чем выше ее уровень – тем выше степень напряженности адаптационных механизмов, вероятно, выше уровень испытываемого организмом стресса.
Оценка влияния экологического фактора вибрации.
Проводится на лабораторных занятиях по экологии человека в Ярославском государственном педагогическом университете. У человека, держащего в руке сильно вибрирующую электробритву в течение минуты или более, достоверно увеличивается величина статического тремора. Может быть использовано учителем биологии в рассказе об экологических средовых факторах, например, производственных.
Влияние нерациональной работы с компьютером на функциональное состояние.
Татьяна Серова показала в сериях индивидуальных измерений достоверное возрастание уровня статического тремора после работы с компьютером (набор текстов) во временных интервалах больше полутора – двух часов без перерыва. Основные результаты представлены в диаграмме.
На диаграмме по оси У представлены средние значения количества касаний по отверстиям за 4 серии по 4 дня в каждой. Темные столбцы на заднем плане соответствуют тремору после компьютера, светлые столбцы впереди – тремор до компьютера. Вероятность ошибки в оценке достоверности по представленным результатам менее одной десятитысячной.