Пятница, 22.09.2017, 23:29

Научная Лаборатория

Меню сайта
Категории раздела
Все [26]
В эту категорию входят все материалы, добавленные в электронную библиотеку, в порядке их опубликования на сайте
III Зубовские чтения [10]
Наш опрос
Вам нужны шаблонные опросы?
Всего ответов: 47
Статистика
Форма входа
Поиск
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz
  • Главная » Файлы » Все материалы » III Зубовские чтения

    Исследования по разработке методики оценки степени подготовленности студентов с помощью метода электроокулографии.
    [ ] 05.06.2009, 14:42

    Зав. кафедрой «Информационные технологии», доцент
    Данилевич Е.В.


    Профессиональные требования к преподавателю определены его ведущей ролью в обучении студентов. Он не только учит предмет, но и раскрывает в процессе учебы способности, задатки обучаемого, развивает в нем те качества, которые необходимы в его профессиональной деятельности. Очень важно, если преподаватель в своей работе может опираться на средства инструментального контроля.
    Метод инструментального контроля представляет собой совокупность способов и приемов получения объективной информации посредством технических средств о знаниях и деятельности обучаемого с последующим их анализом  и оценкой.
    Одним из методов проверки знаний является установление степени нервно-психической напряженности обучаемого в процессе выполнения задания, проявляемых им  эмоций.
    Наблюдая за глазами студента можно заметить их беспрерывное переключение с одного объекта на другой. Взгляд студента останавливается на короткое время, когда он о чем либо думает или, когда его внимание направлено на что либо с большой интенсивностью. Чем интенсивнее направлено внимание на что - либо, тем слабее воспринимаются другие ощущения. Объективный контроль за распределением внимания  позволяет оценить степень подготовки.
    В процессе обучения в Школе летчиков-испытателей совместно с сотрудниками Института Психологии РАН были проведены исследования, целью которых была оценка степени подготовленности слушателей с помощью метода окулографии.
    .Целями метода является оценка межсаккадических интервалов (МСИ) движений  глаз в реальном масштабе времени для отображения макродинамики деятельности и определения диапазонов изменения длительностей МСИ как параметров регуляции на различных уровнях. Для выделения саккад применяется оригинальный трехэлектродный способ регистрации ЭОГ, в котором измерения движения глаз осуществляются в косоугольной системе координат: верхний электрод располагается на пересечении бровных дуг, а пара нижних электродов – по краям глазных впадин снизу на малоподвижных участках лица. При этом линии, соединяющие нижние электроды с верхним, должны проходить через центры зрачков глаз. Аппаратная часть состоит из электродов для съема потенциалов, блока усилителя с гальванической развязкой и с питанием от АЦП, вставляемого в ПК. В системе используется усилитель переменного тока  с постоянной времени 10 с, что соответствует рекомендациям к усилителям данного типа для надежного выделения в измеряемом сигнале быстрых движений глаз ( порог выделения саккад=5 град\с)
    Программное обеспечение системы предназначено для выделения саккад и оценки МСИ в реальном масштабе времени с представлением на дисплей циклограмм длительностей МСИ. Также имеется возможность непосредственной записи сигналов окулограммы в файл, что позволяет осуществлять их визуализацию и интерактивный анализ. Для определения чувствительности измерений предусмотрен режим калибровки по двум задаваемым меткам на дисплее
    В программе использован алгоритм выделения саккад по скорости. Кроме того, при анализе сигнала окулограммы из него исключаются моргания глазных век.
    Модификация метода таксономического анализа – итерационные процедуры, в которых таксоны имеют вид вырожденных гиперсфер единичной размерности, характеризующихся радиусом и центром тяжести или просто центром, получаемым на основе усреднения МСИ, попавших в гиперсферу.. Принадлежащие гиперсфере МСИ, отстоящие от центра на величину, меньшую ее радиуса.
    Цель алгоритма таксономиии заключается в поиске остановившихся центров гиперсфер, то есть процедура анализа МИС на принадлежность к таксону  продолжается до тех пор, пока координаты центра гиперсферы не перестанут изменяться. Требование на остановку гиперсферы необходимо для того, чтобы исключить зависимость результатов таксономии от порядка обработки исходных данных. Гиперсфера остановится в области локального или главного максимума плотности величин МСИ.
    После остановки гиперсферы все принадлежащие ей МСИ из дальнейшего анализа исключаются. Однако те МСИ, через которые она проходила на своем пути к конечному положению, но к моменту остановки «выпавшие» из нее, сохраняются.
    Оценка проводилась с помощью системы фазовой электроокулографии. Сущность методики состояла в следующем. Система электроокулографии (ЭОГ) предназначена для регистрации и анализа деятельности межсаккадических интервалов движения глаз, используемых в качестве параметра оценки циклов регуляции.
    В качестве параметра оценки циклов регуляции используется длительность межсаккадических интервалов (МСИ) движений глаз. Выделение саккад (скачков) и оценка межсаккадических интервалов осуществляется методом фазовой электроокулографии с использованием нового трехэлектродного способа измерения движения глаз. Каждый из уровней регуляции при этом характеризуется диапазоном изменения межсаккадических интервалов или таксоном. Поэтому расчет критериев оценки деятельности происходит после сортировки значений межсаккадических интервалов по четырем таксонам.  Регистрация измерений происходит с частотой 100 - 300 гц, на каждом цикле измерений производится сравнение абсолютной величины сигнала и его градиента с установленными порогами, позволяющими выделить моргания глазных век и моменты возникновения саккад - наиболее быстрых движений глаз со скоростью,  большей заданного порога.
    Анализ измерений можно проводить двумя способами - в режиме реального времени и в режиме с промежуточной записью в файл сигналов по двум каналам (измеряются разности потенциалов между каждым из горизонтальных электродов и верхним электродом).
    Второй способ позволяет осуществлять визуализацию и анализ сигналов с возможностью интерактивного изменения пороговых значений.
    Для определения чувствительности каналов предусмотрен режим калибровки по двум заданным меткам на экране ПЭВМ. Результаты анализа отображаются в графическом виде на экране с возможностью их вывода на принтер, они могут быть записаны и считываться из файла, а так же распечатаны в виде таблиц.
    С  помощью  данной  методики  анализировалось    выполнение    заданий,    тестов.
    На лоб и скулы испытуемого были наклеены три датчика, сигналы с которых передавались на компьютер.. Сигналы обрабатывались в реальном  масштабе времени и записывались в память. Считалось, что если в процессе выполнения задания нет трудностей, то взгляд перемещается, нигде долго не задерживаясь. В том случае, когда возникают проблемы какого - либо характера, взгляд фиксируется, останавливается на каком-то предмете, испытуемый задумывается.
    В результате обработки на экране монитора в реальном масштабе времени строилась гистограмма. По оси абсцисс - реальное время, по оси ординат - сигналы от датчиков (межсаккадические интервалы). В том случае, когда величина сигнала не превышала заданный порог, считалось, что выполнение данного маневра не представляет особой сложности. Если порог был превышен, - это значило, что при выполнении данного задания возникают определенные трудности.
    Величины пороговых значений являются характеристиками  испытуемых и определялись перед началом  эксперимента.    Слушатель  как можно быстро переводил взгляд   между   двумя   заданными   точками,   при   этом   программа   обработки рассчитывала величины пороговых значений, которые использовались при анализе.
     .




    Рис 1. Циклограмма длительностей МСИ у слушателя при выполнении 1 задания



    Рис 2. Циклограмма длительностей МСИ у слушателя при выполнении 2 задания



    Рис 3. Циклограмма длительностей МСИ у слушателя при выполнении 3 задания



    Рис 4. Циклограмма длительностей МСИ у слушателя при выполнении 4 задания


    Рис 5. Циклограмма длительностей МСИ у слушателя при выполнении 5 задания.



    Рис 6. Циклограмма длительностей МСИ у слушателя при выполнении 6 задания.


    Из рисунков видно, что степень подготовленности слушателя не очень высока, для него не представляло трудности выполнить задания № 3 и № 4,  а задания № 1, 2, 5,6  оказались трудными.
    Исследования показали, что применение данного метода фазовой электроокулографии позволяет в первом приближении оценить степень подготовленности и выявить трудные задания, чтобы затем обратить на них большее внимание в процессе обучения.

    Категория: III Зубовские чтения | Добавил: Vasilisa
    Просмотров: 702 | Загрузок: 0 | Комментарии: 2 | Рейтинг: 0.0/0 |
    Всего комментариев: 0
    Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
    [ Регистрация | Вход ]