Способ определения времени окончания занятий для студентов технических вузов
Владельцы патента RU 2317781:
Негосударственное некоммерческое образовательное учреждение "Институт управления" (RU)
Изобретение относится к области медицины и может быть использовано при определении оптимальных режимов и условий занятий студентов технических учебных заведений. Периодически генерируют звуковые колебания в диапазоне от 0,2 до 0,5 кГц. Усиливают их до величины звукового давления не более чем на 7% превышающего порог слышимости. Транслируют в учебное помещение, в котором происходят занятия. При этом о достижении студентами уровня утомляемости, препятствующем усвоению учебного материала, судят по увеличению времени регистрации величины свыше 4 секунд. Способ позволяет получить объективную оценку усталости студентов технических вузов в процессе проведения лекционных и семинарских занятий.
Изобретение относится к области медицины, а именно к области функциональной диагностики, и может быть использовано при определении оптимальных режимов и условий занятий студентов технических учебных заведений, предпочтительно технических высших учебных заведений.
Традиционно учебные занятия в высших учебных заведениях, в том числе и в технических, построены на использовании парных занятий продолжительностью 90 минут, причем количество указанных парных занятий не превышает четырех. Следовательно, общее количество занятий в день для студента, не учитывая времени, затраченного на перерывы между занятиями, составляет не более 6 часов. Однако из практики обучения в высшем учебном заведении известно, что внимание студентов и восприятие ими учебного материала в процессе учебного занятия обычно ослабевают. Следовательно, желательно в процессе проведения занятия определять момент времени, когда внимание студентов ослаблено, и преподаватель напрасно тратит время на изложение нового материала.
Известен (RU, патент 2196510) способ оценки утомления человека путем периодического измерения критической частоты слияния световых мельканий. Согласно известному способу по измеренным значениям вычисляют скорость изменения критической частоты световых мельканий и строят фазовую траекторию динамики критической частоты световых мельканий в координатах "значение критической частоты световых мельканий - скорость изменения критической частоты световых мельканий", при этом абсолютное значение критической частоты световых мельканий в данный момент отображают значением координаты по оси X, скорость изменения критической частоты световых мельканий отображают координатой по оси Y, при этом, если скорость изменения положительна, - точка находится над осью X, если отрицательна - под осью X, время наступления утомления и переутомления определяют по изменению направления фазовой траектории.
Недостатком известного способа применительно к определению времени окончания занятий студентов технических вузов следует признать его сложность, препятствующую использование известного способа в качестве метода экспресс-диагностики.
Известен (RU, патент 2191536) способ диагностики утомления. Согласно известному способу определяют пороговую чувствительность сетчатки каждого глаза, рассчитывают среднеарифметическую величину пороговой чувствительности сетчатки обоих глаз, сравнивают среднеарифметическую величину пороговой чувствительности сетчатки обоих глаз с величиной 100 мкА и диагностируют наличие утомления при среднеарифметической величине пороговой чувствительности сетчатки обоих глаз 100 мкА и более.
Недостатком известного способа применительно к определению времени окончания занятий студентов технических вузов следует признать его сложность, препятствующую использование известного способа в качестве метода экспресс-диагностики.
Наиболее близким аналогом настоящего изобретения можно признать (RU, патент 2241377) способ диагностики общего утомления организма. Согласно известному способу определяют продолжительность восприятия камертона с частотой звучания 128 Гц для каждого уха в секундах, производят сложение двух полученных величин, сравнивают суммарную величину продолжительности восприятия камертона со значением 141 с и диагностируют наличие утомления при суммарной продолжительности восприятия камертона 141 с и более.
Хотя известный способ и является технически не сложным, он все же непригоден для использования в качестве метода экспресс-диагностики при определении времени утомления студентов и, соответственно, времени прекращения изложения нового учебного материала.
Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого способа, состоит в оптимизации выбора длительности проведения учебных занятий для студентов технических вузов.
Технический результат, получаемый при реализации предложенного способа, состоит в получении объективной оценки усталости студентов технических вузов в процессе проведения лекционных и семинарских занятий.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать способ определения времени окончания занятий для студентов технических вузов, включающий генерирование звуковых колебаний и регистрацию их студентами, причем при реализации способа периодически генерируют звуковые колебания в диапазоне от 0,2 до 0,5 кГц, усиливают их до величины звукового давления, не более чем на 7% превышающего порог слышимости, и транслируют в учебное помещение, в котором происходят занятия, при этом о достижении студентами уровня утомляемости, препятствующем усвоению учебного материала, судят по увеличению времени регистрации величины свыше 4 секунд. При достижении указанного предела, по меньшей мере, половиной студентов группы, изложение нового материала желательно прекратить.
В ходе разработки предлагаемого способа было экспериментально установлено, что лица, имеющие технический склад мышления, наиболее чувствительны к регистрации акустических колебаний именно в области от 0,2 до 0,5 кГц, лежащих в диапазоне, расположенном значительно ниже обычного диапазона акустических волн, регистрируемым человеческим ухом (1,0-5,0 кГц). При этом указанный диапазон акустических волн (0,2-0,5 кГц) лежит значительно выше диапазона инфразвука и не вызывает у слушателя состояние дискомфорта. Время регистрации (обнаружения) студентами (слушателями) акустического излучения в указанном диапазоне частот при незначительном (до 7%) превышении звукового давления порога слышимости однозначно характеризует уровень усталости студентов.
Использование диапазона частот ниже 0,2 кГц значительно увеличивает время распознавания звука и, кроме того, приближение к инфразвуковому диапазону вызывает чувство депрессии. Использование диапазона частот выше 0,5 кГц не характерно для людей с техническим складом мышления. Использование указанного превышения порога слышимости позволяет обнаруживать усталость в течение первых секунд после начала генерирования акустических колебаний.
Студенты обозначают регистрацию любым известным способом, допустимым для использования в аудитории (нажимают на кнопку регистратора, зажигают лампочку, расположенную перед каждым из студентов, просто поднимают руку). Оценка количества сигналов при групповом обследовании может быть проведена с использованием компьютера (при использовании регистратора) или визуально.
Для обоснования работоспособности предлагаемого способа были проведены параллельные исследования состояния усталости студентов Архангельского государственного технического университета по предлагаемому способу и по способу, использованному в качестве ближайшего аналога - прототипа.
Пример 1. Обследуемый - студент факультета машиностроения В., 21 год. В начале 8-часового учебного дня продолжительность восприятия камертона с частотой звучания 128 Гц при воздушной проводимости звука составила: правым ухом 59 с, левым ухом - 66 с. Суммарная продолжительность восприятия 125 с. Общего утомления организма нет. Время регистрации акустического сигнала 0,22 кГц при величине звукового давления 18 дБ, превышении предел слышимости на 6% оставило 2,5 с. Усталость отсутствует. Через два часа при тех же условиях продолжительность восприятия правым ухом составила 67 с, левым ухом - 70 с, суммарно 137 с, регистрация акустического сигнала - 3,0 с. Усталость практически отсутствует. Восприятие нового материала - основы математического анализа - хорошее. Через четыре часа соответственно 72 с, 77 с, 149 с и 3,2 с. Усталость практически отсутствует. Восприятия нового материала - структура металлических сплавов - хорошее. Через шесть часов соответственно 83 с, 89 с, 172 с и 3,9 с. Усталость значительна, но восприятия нового материала - семинар по основам металлообработки - хорошее. К окончанию рабочего дня (семь часов) продолжительность восприятия камертона составила: правым ухом 106 с, левым ухом - 112 с. Суммарная продолжительность восприятия 218 с. Восприятие сигнала - 4,5 с. Диагноз: Общее утомление организма. Восприятие материалов семинара по теории вероятности и математической статистике крайне слабое.
Результаты предлагаемого способа полностью коррелируют с результатами способа - прототипа.
Применение способа позволяет мотивированно определить продолжительность как индивидуальных, так и коллективных занятий.
Способ определения времени окончания занятий для студентов технических вузов, включающий генерирование звуковых колебаний и регистрацию их студентами, отличающийся тем, что периодически генерируют звуковые колебания в диапазоне от 0,2 до 0,5 кГц, усиливают их до величины звукового давления, не более чем на 7% превышающего порог слышимости, и транслируют в учебное помещение, в котором происходят занятия, при этом о достижении студентами уровня утомляемости, препятствующем усвоению учебного материала, судят по увеличению времени регистрации величины свыше 4 с.
