112925 (Методы компьютерной диагностики функционального состояния учащихся)

Курсовая работа

Методы компьютерной диагностики

функционального состояния учащихся

Содержание

Введение

1 Состояние функциональной валеологической диагностики в школах, возможные пути решения проблемы

2 Аппаратно-программный комплекс диагностики функционального состояния «Тетр» как возможная основа организации валеологического мониторинга в ярославских школах

3 Психофизиологические процессы при работе с компьютером

4 Функциональное состояние как биологическая основа проявления личности и поведения

5 Обобщение результатов по применению комплекса «Тетр»

Выводы и рекомендации

Литература

Приложения

Введение

Обоснование важности исследования. Внедрение здоровьесберегающих технологий в образование – одна из целей, решаемых государственными национальными проектами «Здравоохранение» и «Образование». Блок диагностический, позволяющий оценивать различные стороны здоровья, является в этих технологиях базовым. Но учителя, работники образования не имеют в своем распоряжении информативных и оперативных диагностических методов. Традиционно диагностикой уровня здоровья занимается медицина, не включенная непосредственно в учебно-воспитательный процесс. В образовании существует потребность в быстрой и охватывающей все учебные группы диагностике параметров здоровья, возможность их текущего контроля и длительного мониторинга. Такая диагностика, совершенно обязательная для реального выполнения технологии сбережения здоровья, может быть удовлетворена только с привлечением информационных технологий. Это, прежде всего, компьютерные психофизиологические диагностические методы, позволяющие оценить именно текущее функциональное состояние человека и влияние на него внешних факторов. Факторами, которые оцениваются этими методами, вполне могут быть любые факторы учебно-воспитательного процесса.

Основной проблемой по практическому внедрению психофизиологических диагностических комплексов в образование является их высокая стоимость, от сотни тысяч рублей за комплект. А для целей диагностики всех учеников необходимо, по крайней мере, несколько таких комплектов на школу. Вместе с тем образовательные учреждения имеют важную составляющую подобных комплексов – оборудование компьютерных классов. Значит, имеется материальная база для внедрения компьютерных психофизиологических методик.

Цель исследования. Показать возможности системы компьютерной диагностики функциональных состояний для оценки здоровья учеников непосредственно в школах. Такая система может быть внедрена впервые в России в практику ярославского образования. В основу системы предлагается программно-аппаратный комплекс «Тетр», разработанный творческим коллективом под руководством моего научного руководителя и внедренный в нескольких ярославских школах, в том числе и нашей.

Для достижения цели решались следующие задачи:

1. Проводился анализ литературных данных по применению психофизиологических методов диагностики функционального состояния и уровня здоровья в образовании.

2. Анализировались возможности комплекса «Тетр» на основании результатов, полученных с применением комплекса в нескольких школах города Ярославля.

3. Проведено обследование учащихся 11-х классов школы № 80 методами статического тремора и теппинг-теста и оценена корреляция между полученными результатами и данными по психологическим качествам учащихся, полученными Е. Румянцевой.

4. Создан проект заключения по возможностям комплекса «Тетр».

1 Состояние функциональной валеологической диагностики в школах, возможные пути решения проблемы

Школа – наиболее значимый общественный институт, максимально приближенный к молодежи. Но она решает образовательные задачи почти без учета проблем со здоровьем учеников. У нее нет, прежде всего, диагностических возможностей для его первичной диагностики. Хотя необходимо следить за динамикой показателей всех классов школы на протяжении всего учебного года.

Мониторинг здоровья учащихся силами внешних организаций, аналогичных ярославскому Центру медико-психологического сопровождения учащихся – наиболее удачный путь обеспечения взаимосвязи образования и охраны здоровья учащихся. Специалисты центра стали применять для целей первичной диагностики экспрессный метод «Диакомс», оценивающий состояние различных систем организма по электросопротивлению точек человека. Но, несмотря на всю его экспрессность, мониторингом охвачено только несколько классов нескольких ярославских школ. Внедрение подобного подхода для всех школ требует или значительного расширения штатов центра, или обучения сотрудников школы этому методу и, главное, приобретения аппаратно-программного комплекса, такого или аналогичного всеми школами. Это невозможно по экономическим причинам: стоимость только одного комплекта или аналогичных от 12 тыс. рублей (несколько лет назад) до 320 тысяч. А нужно, по крайней мере, нескольких таких комплексов на школу. Так что пока психофизиологическая диагностика школьников непосредственно в школах проводится в России только в отдельных, прежде всего столичных элитарных школах, не испытывающих финансовых проблем.

Поэтому, если организацию первичного мониторинга здоровья всех обучающихся принимать как реальную задачу ярославского образования, то необходимо обеспечение всех ярославских школ и других учебных заведений диагностическим оборудованием, информативным и доступным по цене. В этом случае его могут применять непосредственно при работе с учениками в школе учителя, школьный психолог, школьный врач, а учащиеся по результатам диагностики могли бы оценивать свои возможности. Результаты первичной диагностики могли бы передаваться в Центр медико-психологического сопровождения учащихся и являться основанием для обращения к специалистам-медикам при необходимости коррекционных и других мероприятий. Несомненно, результаты могут использоваться и внутри школы для коррекции учебного процесса.

2 Аппаратно-программный комплекс диагностики функционального состояния «Тетр» как возможная основа организации валеологического мониторинга в ярославских школах

Комплекс «Тетр», разрешающий задачи психофизиологической валеологической диагностики функционального состояния непосредственно в условиях школы, начал создаваться с 2001 года. В его основе два аппаратно-программных метода.

1. Компьютерная программа «теппинг-тест».

Программа создана в 2002 году в объединении сотрудников, студентов и школьников «Головорукие» при естественно-географическом факультете Ярославского государственного педагогического университета. Она реализует метод диагностики функционального состояния, предложенный профессором Е.П. Ильиным. Автор программы – студент специальности «информатика» ЯГПУ Ризван Азимов. Программный вариант имеет ряд преимуществ в сравнении с некомпьютерным вариантом.

1. Может быть выполнен на любом временном интервале.

2. Позволяет анализировать кривую распределения действий не только по 5-секундным, но также по 1-секундным, 10-секундным и 15-секундным интервалам.

3. График распределения представляется сразу же, благодаря чему методика обладает большой производительностью.

4. Очень важное преимущество – наличие базы данных. Позволяет сразу обследовать большое количество испытуемых, сохраняя возможность обратиться к анализу результатов в любой удобный момент.

Для постановки программы как теппинг-теста нет необходимости обязательно подключать внешние устройства, можно обойтись как регистратором действий компьютерной мышью или клавиатурой. Хотя для предотвращения их преждевременного износа применяется созданное внешнее подключающее устройство и контактная пластина с замыкающим щупом.

С программой я познакомилась при ее постановке в компьютерный класс нашей школы.

2. Компьютерный вариант теста статической треморометрии по Меде.

Для оценки статического тремора подсоединяется к компьютеру подключающее устройство и объемная П-образная скобка, с отверстиями разных диаметров и контактным щупом, закрепленная на пластине-подставке. При проведении треморометрии используются шесть отверстий в пластине самых малых диаметров. Программа «теппинг-тест» устанавливается на 60 секунд, щуп вводился на каждые 10 секунд в соответствующее отверстие. Каждое касание фиксируется компьютером. График распределения для анализа результата также устанавливается по 10-секундным интервалам. Результаты записываются в базу данных с пометкой «тремор».

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.