Способ определения влияния учебного процесса на психофизиологическое состояние учащегося (варианты)
Изобретение относится к медицине, психофизиологии, оценке влияния учебного процесса на состояние учащегося. Измеряют начальную биометрическую информацию учащегося и определяют начальные значения индикаторов сердечного ритма учащегося: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной, по которым определяют начальное психофизиологическое состояние учащегося. По завершении учебного процесса определяют конечные значения упомянутых индикаторов сердечного ритма учащегося, по которым определяют психофизиологическое состояние учащегося в конце учебного процесса. Проводят сравнение и получают данные об изменении психофизиологического состояния учащегося в ходе учебного процесса, на основе чего делают вывод о влиянии учебного процесса на учащегося. Способы-варианты позволяют дополнительно также определять базовое и промежуточное психофизиологическое состояние учащегося по соответствующим значениям упомянутых индикаторов сердечного ритма, которые также учитывают при формировании вывода о влиянии учебного процесса на учащегося. Способ обеспечивает повышение объективности и достоверности диагностики психофизиологического состояния учащегося лишь за счет оценки исчерпывающего комплекса упомянутых показателей, причем достоверность для мальчиков составляет 87,86%, для девочек 85,43%. 4 н.п. ф-лы, 8 пр., 20 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области биологии, психофизиологии, психологии, социологии и медицины, в частности к клинической медицине, функциональной диагностике, экспериментальной психологии и физиологии. Более конкретно изобретение относится к способам оценки психоэмоционального и психофизиологического состояния человека, применимых, в частности, в сфере образования (дошкольного, среднего, специального, высшего, дополнительного, коррекционного, домашнего, инклюзивного, профессионального, дистанционного, спортивного), а также в бытовых и естественных условиях.
Уровень техники
Из уровня техники известно большое число способов определения психофизиологического состояния человека, выявления скрытых психических реакций и диагностики состояния центральной нервной системы.
В качестве наиболее близкого аналога выбран известный способ определения психофизиологического состояния человека (патент RU 2169524 С2, А61В 5/16, опубликован 27.06.2001 г.). Данный известный способ состоит в том, что человеку предъявляют информацию, регистрируют и анализируют психофизиологические реакции, осуществляют психофизиологическую диагностику человека, в том числе на эталонных выборках. Данный способ обладает недостаточной достоверностью, поскольку исследование проводится в рамках медицинских процедур, сам факт которых является сильным стрессовым фактором, снижающим точность результатов. Кроме этого формирование эталонных выборок не позволяет учитывать персонифицированные реакции, имеющие различные весовые коэффициенты у разных людей из-за индивидуальных особенностей психофизиологических процессов, что также искажает оценку данных конкретного человека. Другим недостатком способа, выбранного в качестве прототипа, является ограниченная область применения, поскольку использование жесткой связи используемых методов и, соответственно, их показателей и оценки результатов, не позволяет применять их при различных типах нагрузок и учитывать влияние широкого спектра факторов на человека.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание способа определения влияния учебного процесса на учащегося путем оценки его психофизиологического состояния под воздействием факторов, сопутствующих учебному процессу, с расширенной областью применения.
В ходе решения данной задачи изобретение позволяет достичь следующей совокупности технических результатов: повышение точности и достоверности оценки психофизиологического состояния учащихся за счет измерения биометрических параметров в естественных условиях без вмешательства и нарушения естественного течения учебного процесса; выявление скрытых психофизиологических реакций учащихся; получение информации о влиянии конкретного учебного процесса и социальной среды на психофизиологическое состояние учащихся; применимость способа в бытовых и естественных условиях для широкого спектра учебной нагрузки в рамках дошкольного, среднего, специального, высшего, дополнительного, коррекционного, домашнего, профессионального, дистанционного, инклюзивного и спортивного образования.
Указанная совокупность технических результатов достигается тем, что способ определения влияния учебного процесса на психофизиологическое состояние учащегося состоит в том, что:
- измеряют начальную биометрическую информацию учащегося;
- на основе начальной биометрической информации учащегося определяют начальный уровень контроля и начальный индекс гармоничности;
- по полученным значениям начального уровня контроля и начального индекса гармоничности определяют начальное психофизиологическое состояние учащегося;
- после завершения учебного процесса измеряют конечную биометрическую информацию учащегося;
- на основе конечной биометрической информации учащегося определяют конечный уровень контроля и конечный индекс гармоничности;
- по полученным значениям конечного уровня контроля и конечного индекса гармоничности определяют психофизиологическое состояние учащегося в конце учебного процесса;
- проводят сравнение и получают данные об изменении психофизиологического состояния учащегося в ходе учебного процесса;
- на основе полученных данных делают вывод о влиянии учебного процесса на учащегося.
Указанная совокупность технических результатов достигается также тем, что способ определения влияния учебного процесса на психофизиологическое состояние учащегося состоит в том, что:
- определяют базовое психофизиологическое состояние учащегося;
- измеряют начальную биометрическую информацию учащегося;
- на основе начальной биометрической информации учащегося определяют начальный уровень контроля и начальный индекс гармоничности;
- по полученным значениям начального уровня контроля и начального индекса гармоничности определяют начальное психофизиологическое состояние учащегося;
- после завершения учебного процесса измеряют конечную биометрическую информацию учащегося;
- на основе конечной биометрической информации учащегося определяют конечный уровень контроля и конечный индекс гармоничности;
- по полученным значениям конечного уровня контроля и конечного индекса гармоничности определяют психофизиологическое состояние учащегося в конце учебного процесса;
- проводят сравнение и получают данные об изменении психофизиологического состояния учащегося в ходе учебного процесса;
- на основе полученных данных с учетом базового психофизиологического состояния учащегося делают вывод о влиянии учебного процесса на учащегося.
Указанная совокупность технических результатов достигается также тем, что способ определения влияния учебного процесса на психофизиологическое состояние учащегося состоит в том, что:
- измеряют начальную биометрическую информацию учащегося и определяют начальные значения индикаторов сердечного ритма учащегося, состоящих из группы: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной;
- на основе упомянутых начальных значений индикаторов сердечного ритма учащегося определяют начальный уровень контроля и начальный индекс гармоничности;
- по полученным значениям начального уровня контроля и начального индекса гармоничности определяют начальное психофизиологическое состояние учащегося;
- после завершения учебного процесса измеряют конечную биометрическую информацию учащегося и определяют конечные значения индикаторов сердечного ритма учащегося, состоящих из группы: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной;
- на основе упомянутых конечных значений индикаторов сердечного ритма учащегося определяют конечный уровень контроля и конечный индекс гармоничности;
- по полученным значениям конечного уровня контроля и конечного индекса гармоничности определяют психофизиологическое состояние учащегося в конце учебного процесса;
- проводят сравнение и получают данные об изменении психофизиологического состояния учащегося в ходе учебного процесса;
- на основе полученных данных делают вывод о влиянии учебного процесса на учащегося.
Указанная совокупность технических результатов достигается также тем, что способ определения влияния учебного процесса на психофизиологическое состояние учащегося состоит в том, что:
- измеряют начальную биометрическую информацию учащегося и определяют начальные значения индикаторов сердечного ритма учащегося, состоящих из группы: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной;
- на основе упомянутых начальных значений индикаторов сердечного ритма учащегося определяют начальный уровень контроля и начальный индекс гармоничности;
- по полученным значениям начального уровня контроля и начального индекса гармоничности определяют начальное психофизиологическое состояние учащегося;
- в ходе учебного процесса определяют, по крайней мере, одно промежуточное значение индикаторов сердечного ритма учащегося, состоящих из группы: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной;
- на основе упомянутого промежуточного значения индикаторов сердечного ритма учащегося определяют промежуточный уровень контроля и промежуточный индекс гармоничности;
- по полученным значениям промежуточного уровня контроля и промежуточного индекса гармоничности определяют промежуточное психофизиологическое состояние учащегося;
- после завершения учебного процесса измеряют конечную биометрическую информацию учащегося и определяют конечные значения индикаторов сердечного ритма учащегося, состоящих из группы: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной;
- на основе упомянутых конечных значений индикаторов сердечного ритма учащегося определяют конечный уровень контроля и конечный индекс гармоничности;
- по полученным значениям конечного уровня контроля и конечного индекса гармоничности определяют психофизиологическое состояние учащегося в конце учебного процесса;
- проводят сравнение и получают данные об изменении психофизиологического состояния учащегося в ходе учебного процесса;
- на основе полученных данных делают вывод о влиянии учебного процесса на учащегося.
Отличительной особенностью данного изобретения является использование параметров биометрической информации для определения интегральных характеристик состояния учащихся - уровня контроля и индекса гармоничности, при этом параметры биометрической информации рассматриваются в прикладном аспекте в зависимости как от природы учебного процесса, так и от показателей учащихся.
Осуществление изобретения
Одной из актуальных проблем современного общества является здоровье подрастающего поколения, учитывая, что именно дети и подростки наиболее чувствительны к различным внешним факторам (социальным, экологическим, коммуникативным и т.д.).
Возрастающая интенсификация учебного процесса сопровождается чрезмерными умственными нагрузками, недостаточными двигательной активностью и временем пребывания на свежем воздухе, нездоровым режимом дня, ослаблением иммунитета и прочими негативными явлениями. Изменения в программах обучения и новые явления в национальном образовании также вызывают неоднозначные оценки специалистов в силу недостаточной изученности их влияния на учащихся.
Реакцией на неблагоприятные воздействия является повышение заболеваемости, стрессы различной природы, психоэмоциональное напряжение, ухудшение адаптационных резервов различных систем растущего организма, формирование функциональных расстройств и хронической патологии.
Помимо вышеупомянутой общей картины существуют ситуации, когда неблагоприятные последствия значительно усугубляются, например в случае повышенной интеллектуальной и эмоциональной нагрузки при погружении ребенка в новую языковую среду.
Особую группу риска составляют дети и подростки с различными особенностями развития, например с расстройством аутистического спектра, синдромом рассеянного внимания и гиперактивностью.
Все вышеизложенное определяет актуальность создания эффективных методик мониторинга и диагностики психофизиологического состояния организма в условиях учебной нагрузки.
В основе способа, в соответствии с настоящим изобретением, лежит метод оценки взаимосвязи деятельности сердечно-сосудистой системы и нервной системы по показателям вариабельности сердечного ритма (ВСР), которые коррелируют с функциональным состоянием систем регуляции человека, которые, в свою очередь, отражают состояние здоровья человека.
Согласно первому варианту осуществления способа определения влияния учебного процесса на психофизиологическое состояние учащегося вначале измеряют начальную биометрическую информацию учащегося.
В качестве биометрической информации теоретически могут использоваться любые параметры (артериальное давление, уровень гемоглобина, частота дыхания, потоотделение и прочее), для которых зафиксирована и обобщена связь с психофизиологическими состояниями. Наиболее надежные и достоверные результаты получают при использовании биометрических показателей вариабельности сердечного ритма (по методикам Р.М. Баевского).
Вариабельность сердечного ритма имеет выявленные закономерности, которые отражают степень напряжения различных регуляторных систем организма. Изменение степени возбуждения и степени участия различных типов нервных систем в общем регулировании сердечно-сосудистой деятельности позволяет сделать вывод о влиянии различных факторов (как внутренних, так и внешних) на уровень возбуждения нервных систем и, как следствие, на состояние человека и оценивать воздействие данных факторов.
В основе настоящего изобретения лежит обнаруженная разработчиками взаимосвязь между эмоциональными и прочими психофизиологическими реакциями учащихся и индикаторами сердечного ритма под воздействием комплекса факторов, присущих учебному процессу (умственное напряжение, стрессы, психологическое напряжение и т.д.).
В настоящее время наиболее полно накоплена и обобщена статистика по трем биометрическим параметрам ВСР: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной. Это, однако, не исключает возможности использовать другие параметры в дополнение или вместо упомянутых. Перспективными с точки зрения дальнейшего развития настоящего изобретения являются, например, такие показатели, как индекс вегетативного равновесия, показатель адекватности процессов регуляции и другие показатели, известные из учения Р.М. Баевского.
Выбор упомянутых трех упомянутых параметров обусловлен их хорошей известностью и накоплением обширных эмпирических данных от их практического применения.
Индекс напряжения (ИН) указывает на степень влияния нервной системы на работу сердца. Амплитуда моды (АМо) - показывает долю (в процентах) интервалов, которые соответствуют значению моды. Этот параметр отражает стабилизирующий эффект централизации управления сердечным ритмом. Отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной (LF/HF) - характеризует баланс влияния на сердце парасимпатического и симпатического отделов.
Все три упомянутых индикатора определяются по известным методикам и с помощью известных технических средств, широко описанных в медицинской литературе.
На основе начальной биометрической информации учащегося определяют начальный уровень контроля и начальный индекс гармоничности.
Уровень контроля (УК) характеризует степень активности систем контроля нервной системы учащегося и представляет собой интегральный показатель.
Для каждого показателя сравнивается значение и, в соответствии с таблицей 1, находится значение соответствующего коэффициента УК.
Таблица 1.
В этой и последующих таблицах квадратные скобки [] означают включение крайней точки в данный диапазон значений. Круглые скобки () означают исключение крайней точки из данного диапазона значений.
Например, при значении ИН равном 158, значение уровня контроля 3.
Такая операция выполняется для всех трех биометрических параметров.
Итоговое значение уровня контроля определяется по следующей формуле:
Уровень контроля (УК) = коэффициент ИН + коэффициент АМо + коэффициент LF/HF.
Исходя из полученного значения УК оценивается начальное и конечное состояние учащегося по следующей шкале:
1) 0<=УК<1,5 - контроль отсутствует (не работают системы регуляции);
2) 1,5<=УК<3 - контроль систем регуляции снижен;
3) 3<=УК<=6 - контроль в норме;
4) 6<УК<=7,5 - пограничный уровень контроля;
5) 7,5<УК<=9 - повышенный уровень контроля;
6) 9<УК<=10,5 - высокий уровень контроля систем регуляции;
7) 10,5<УК<=12 - критический уровень (гиперконтроль).
Индекс гармоничности (ИГ) также представляет собой интегральный показатель и характеризует состояние нервной системы учащегося. Индекс ИГ определяется аналогично УК по следующей методике (табл. 2):
Таблица 2.
Например, при значении ИН, равном 158, значение соответствующего коэффициента ИГ составляет 0,5.
Такая операция выполняется для всех индексов.
Итоговое значение индекса гармоничности определяется по следующей формуле:
Индекс гармоничности (ИГ) = (2 × коэффициент ИН + коэффициент АМо + коэффициент LF/HF)/4.
Индекс гармоничности измеряется в процентах и его максимальное значение составляет 100%.
Индекс гармоничности интерпретируется по следующей шкале диапазонов:
1) 0%<=ИГ<=12,5% - полная дисгармония
2) 12,5%<ИГ<=25% - критическая дисгармония
3) 25%<ИГ<=37,5% - крайне низкий уровень гармоничности
4) 37,5%<ИГ<=50% - низкий уровень гармоничности
5) 50%<ИГ<=62,5% - пограничный уровень гармоничности
6) 62,5%<ИГ<=75% - средний уровень гармоничности
7) 75%<ИГ<=87,5% - высокий уровень гармоничности
8) 87,5%<ИГ<=100% - уровень полной гармоничности
Таким образом, психофизиологическое состояние учащегося характеризуется двумя интегральными показателями: уровнем контроля (УК) и индексом гармоничности (ИГ).
Далее по полученным значениям начального уровня контроля (УК) и начального индекса гармоничности (ИГ) определяют начальное психофизиологическое состояние учащегося. Для повышения достоверности оценки психофизиологического состояния учащегося разработана следующая шкала из шести состояний:
1) зона устойчивого здоровья и гармоничности;
2) зона здоровья, пограничная;
3) зона тренировки, предболезни или рековалесценции (выздоровления);
4) зона напряжения (хронической болезни);
5) зона истощения;
6) зона угрожающих состояний.
Перечисленным выше состояниям соответствуют следующие диапазоны (далее зоны состояний или зоны) интегральных показателей УК и ИГ:
1) зона здоровья и гармоничности:
(87,5%<ИГ<=100%; 3<=УК:<=6);
2) зона здоровья, пограничная:
(75%<ИГ<=87,5%; 3<=УК:<=7,5);
3) зона тренировки, предболезни или рековалесценции (выздоровления);
(75%<ИГ<=87,5%; 1,5<=УК:<3);
(50%<ИГ<=75%; 3<=УК:<=7,5);
(62.5%<ИГ<=75%; 7,5<УК:<=9);
4) зона напряжения:
(50%<ИГ<=75%; 1,5<=УК:<3);
(25%<ИГ<=50%; 3<=УК:<=7,5);
(50%<ИГ<=62.5%; 7,5<УК:<=10,5);
5) зона истощения:
(25%<ИГ<=50%; 0<=УК:<3);
(12.5%<ИГ<=25%; 3<=УК:<=7,5);
(25%<ИГ<=50%; 7,5<УК:<=10,5);
6) зона угрожающих состояний:
(0%<=ИГ<=25%; 0<=УК:<3);
(0%<=ИГ<=12,5%; 3<=УК:<=7,5);
(0%<=ИГ<=25%; 7,5<УК:<=12).
При дальнейшем развитии метода и включении в методику расчета ИГ и УК других показателей биометрической информации возможно изменение уровня дискретизации диапазонов возможных значений ИГ и УК и соответственно более дробное описание шкалы состояний.
Далее согласно настоящему варианту изобретения после завершения учебного процесса измеряют конечную биометрическую информацию учащегося, на основе конечной биометрической информации учащегося определяют конечный уровень контроля и конечный индекс гармоничности и по полученным значениям конечного уровня контроля и конечного индекса гармоничности определяют психофизиологическое состояние учащегося в конце учебного процесса. Данные операции выполняются аналогично и по тем же методикам, что и для начального состояния.
Получив данные для начального и конечного стояния учащегося, проводят сравнение и получают данные об изменении психофизиологического состояния учащегося в ходе учебного процесса и на основе полученных данных делают вывод о влиянии учебного процесса на учащегося.
Вывод о влиянии учебного процесса формируют исходя из следующего.
Оценивают изменение зоны начального и зоны конечного состояний и на основании данного изменения оценивают влияние (эффект), также оценивают изменения УК и ИГ по отдельности и на основании изменения данных индексов уточняют эффект.
Изменение порядкового номера зоны психофизиологического состояния в сторону уменьшения оценивают как положительное, в сторону увеличения - как отрицательное. Степень влияния оценивают по модулю разницы порядкового номера зоны конечного и начального состояния: 1 - слабое, 2-3 - среднее, 4 - сильное, 5 - очень сильное.
Например, если начальное состояние находилось в 5 зоне (истощения), а конечное в 3-й зоне (тренировки, предболезни или рековалесценции (выздоровления)), то эффект от обучающего процесса считают положительным. Средней степени влияния.
Отдельно выделяют следующие эффекты.
Оздоравливающий эффект - в случае, если конечное состояние оказалось в зоне здоровья и гармоничности или зоне здоровья пограничной, при условии, что начальное состояние находилось в любой другой зоне. Рассматривается как положительное влияние процесса обучения и связанных с ним факторов на психофизиологическое состояние.
Тренирующий эффект - в случае, если УК конечного состояния выше УК начального состояния, при этом конечное состояние не попадает в зону истощения или в зону угрожающих состояний. В контексте учебного процесса рассматривается как положительное влияние процесса обучения и связанных с ним факторов на психофизиологическое состояние.
Срыв адаптации - зона конечного состояния находится в зоне истощения или в зоне угрожающих состояний при условии, что зона начального состояния не находилась в зонах истощения или угрожающих состояний. Сильно выраженное негативное влияние процесса обучения и связанных с ним факторов на психофизиологическое состояние.
Далее оценивают изменения ИГ и УК по отдельности и на основании изменения данных индексов уточняют эффект от воздействия обучающего процесса на психофизиологическое состояние учащегося.
Для этого оценивают изменение УК конечного состояния по отношению к УК начального состояния.
При этом сравнивают диапазон, в котором оказался УК конечного состояния с диапазоном УК начального состояния. Если диапазон УК конечного состояния приблизился к диапазону нормального контроля по индексу УК - эффект считают стабилизирующим (позитивное влияние), если удалился - эффект считают дестабилизирующим (негативное влияние).
Также дополнительно характеризуют эффект по направлению изменения УК. При росте УК конечного состояния по отношению к УК начального состояния эффект дополнительно характеризуют как напрягающий, при уменьшении УК конечного состояния по отношению к УК начального состояния эффект дополнительно характеризуют как расслабляющий.
Также оценивают величину изменения УК. Если диапазон, в котором находится УК конечного состояния, изменился по отношению к диапазону УК начального состояния на 1 диапазон, то эффект оценивают как слабый, 2-3 - средний, 4-5 - сильный, 6 - очень сильный.
Также оценивают величину изменения ИГ. При увеличении ИГ конечного состояния по сравнению с ИГ начального состояния (переход в другой диапазон по ИГ) эффект оценивают как гармонизирующий (позитивное влияние).
При уменьшении ИГ конечного состояния по сравнению с ИГ начального состояния (переход в другой диапазон по ИГ) эффект оценивают как дисгармонизирующий (негативное влияние).
Также оценивают величину изменения ИГ. Если ИГ конечного состояния изменился по отношению к ИГ начального состояния на 1 диапазон, то эффект оценивают как слабый, 2-3 - средний, 4-5 - сильный, 6-7 - очень сильный.
Влияние обучающего процесса на психофизиологическое состояние учащегося делают в следующей последовательности.
Основной вывод о положительном или отрицательном влиянии обучающего процесса и связанных с ним факторов на психофизиологическое состояние учащегося делается на основании изменения зон начального и конечного состояния. Выводы, сделанные на основании анализа УК и ИГ, являются дополнительными качественными характеристиками влияния процесса.
В случае, если на основании изменения зон начального и конечного состояний сделать основной вывод о позитивном или негативном влиянии не представляется возможным (начальные и конечные состояния находятся в одной зоне), основной вывод о положительном или отрицательном влиянии обучающего процесса и связанных с ним факторов на психофизиологическое состояние учащегося делается на основании изменения УК, а вывод, сделанный на основании ИК, является дополнительной качественной характеристикой.
В случае, когда вывод невозможно сделать на основании изменения зон начального и конечного состояний и на основании изменения УК, вывод о положительном или отрицательном влиянии обучающего процесса и связанных с ним факторов на психофизиологическое состояние учащегося делается на основании изменения ИГ.
Таким образом, целью и результатом настоящего изобретения является не диагностирование заболеваний или отклонений, а определение влияния учебного процесса на состояние учащегося по схеме «лучше-нейтрально-хуже». Для этого фиксируются начальное и конечное состояние учащегося и определяются изменения его психофизиологического состояния под действием факторов учебного процесса.
Способ по варианту 2 характеризуется тем, что определяется базовое психофизиологическое состояние учащегося. Это позволяет повысить точность методики и исключить возможное попадание в транзиторное (переходное) состояние перед началом измерений, что повышает точность выводов. Базовое состояние характеризует такую картину психофизиологических состояний, которой учащийся преимущественно (т.е. практически постоянно) обладает. Известно, что даже у совершенно здоровых людей, принадлежащих к одной и той же репрезентативной группе, биометрические параметры находятся в некоем диапазоне между максимальной нормой и минимальной нормой. В отличие от базового начальное состояние учащегося характеризует его реакцию на случайные или кратковременные внешние факторы, повлиявшие на учащегося незадолго до начала учебного процесса. Чтобы учесть это обстоятельно и определить влияние собственно учебного процесса, наряду с начальным состоянием учитывается и значение психофизиологического фона (базовое состояние) учащегося.
Базовое состояние - это состояние, в котором учащийся преимущественно находится. Естественно, что психофизиологическое состояние человека постоянно находится под воздействием множества различных факторов, поэтому для выявления базового состояния проводят длительный мониторинг и выделяют состояние, к которому возвращается психофизиологическое состояние человека после окончания действия кратковременных возбуждающих факторов. Для описания базового состояния усредняются показатели ИК и УК (после удаления из обработки периода воздействия краткосрочных факторов) за длительный период (не менее суток).
Способ по варианту 4 характеризуется тем, что в ходе учебного процесса определяют, по крайней мере, одно промежуточное значение индикаторов сердечного ритма учащегося, состоящих из группы: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной. Измерение промежуточных индикаторов осуществляется точно так же, как и начальных. Для этого используется описанная выше методика. Этот этап позволяет осуществить мониторинг изменения состояния учащегося, его динамику и оценить влияние не только учебного процесса в целом, но и его отдельных этапов. Такой мониторинг особенно полезен для выяснения влияния уровня нагрузки при проведении обучающего процесса. При превышении определенного уровня нагрузки происходит срыв систем адаптации, что может крайне негативно сказаться как на качестве обучения, так и на здоровье учащегося. Применение промежуточных измерений позволяет существенно уточнить уровень нагрузки как для конкретного обучающегося индивидуально, так и оценить степень нагрузки и дать рекомендации для нормирования нагрузки и изменения программ.
Экзамен, как форма контроля знаний, характеризуется большой длительностью и является стрессовым фактором высокой интенсивности. Методика в соответствии с данным изобретением позволяет научно определить фактическое влияние экзаменов на учащихся и использовать эти данные для дальнейшего совершенствования системы образования.
Определение промежуточных состояний позволяет оценить влияние на учащегося факторов, сопутствующих учебному процессу, например рекреативных мероприятий, питания и прочих.
Различные варианты способа описываются следующими примерами его практической реализации.
Пример 1. У мальчика, 8 лет, с диагнозом аутизм, полностью отсутствовала письменная и устная речь. Учитывая результаты обследования в медицинских организациях, которые поставили невозможность речевого общения, учителями и тьюторами не проводились в полном объеме занятия по русскому языку и литературе. Применение способа для оценки эффекта от занятий русским языком и литературой в соответствии с настоящим изобретением показало следующее.
Значения уровня контроля (УК) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета УК), табл. 3:
Таблица 3.
Значения индекса гармоничности (ИГ) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета ИГ), табл. 4:
Таблица 4.
До занятий: зона тренировки, предболезни, рековалесценции (выздоровления)
После занятий: зона тренировки, предболезни, рековалесценции (выздоровления)
Диагностирован эффект: Положительный, так как относится к тренирующему эффекту. Также можно дополнительно охарактеризовать эффект как средне напрягающий и слабо дисгармонизирующий.
Учителям, тьюторам и родителям были даны рекомендации по коррекции программы обучения, с акцентом на русский язык и чтение, в связи с выявлением тренирующего эффекта от данных занятий. После выполнения рекомендаций, через 2 недели, у ребенка появилась письменная речь. Было рекомендовано продолжить занятия с упором на устную речь. Через полтора месяца у ребенка случился речевой прорыв - появилась устная речь, отдельными словами.
Пример 2. Мальчик 9 лет, с диагнозом синдром рассеянного внимания и гиперактивностью, обучался в общеобразовательной школе в инклюзивном классе. Стандартный режим обучения, соответствующий возрасту, ребенок не мог выдержать - в классе проводил в среднем 20 минут, не более 3 уроков из 5 по расписанию класса. Была проведен подбор методик для коррекции состояния. Применение способа для оценки эффекта, в соответствии с настоящим изобретение показало, что наиболее эффективной оказалась работа с пластичной массой (пластилин, мокрый песок) в течение 5-10 минут.
Ниже представлены данные биометрической информации до и после занятия с пластилином.
Значения уровня контроля (УК) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета УК), табл. 5:
Таблица 5.
Значения индекса гармоничности (ИГ) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета ИГ, табл. 6):
Таблица 6.
До занятий: зона угрожающих состояний
После занятий: зона здоровья и гармоничности
Диагностирован эффект: Оздоравливающий эффект. Очень сильное положительное влияние. Также эффект можно дополнительно охарактеризовать как стабилизирующий, средне расслабляющий и очень сильно гармонизирующий.
На основании данных исследования учителям и родителям были даны рекомендации по включению тактильного компонента на переменах. Выполнение рекомендаций позволило изменить характер и длительность посещения занятий, в течение недели доведя до полноценного учебного дня.
Пример 3. Девочка, 11 лет, с эпизодами немотивированной агрессии и гиперактивностью, обучается в общеобразовательной школе. В качестве перекусов на переменах родители давали с собой еду, преимущественно из быстрых углеводов (конфеты, снеки, шоколад). Девочка часто употребляла конфеты и на уроках.
Было проведено исследование биометрических данных, в соответствии с настоящим изобретением, до начала урока, непосредственно перед перекусом (конфета) за 10 минут до окончания урока и после окончания урока. За время урока, после перекуса, режим нагрузки на ребенка не менялся, других действующих факторов не было. По результатам оценки данных, в том числе промежуточных, сделанных перед перекусом, были выявлены показатели.
Значения уровня контроля (УК) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета УК), табл. 7:
Таблица 7.
Значения индекса гармоничности (ИГ) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета ИГ), табл. 8:
Таблица 8.
Начальное состояние совпадало с промежуточным. Эффекта от урока нет.
До занятий: зона тренировки, предболезни
После занятий: зона угрожающих состояний
Диагностирован эффект: Срыв адаптации.
Применение промежуточного измерения биометрических показателей позволило выделить влияние конкретного сопутствующего фактора (перекус) от общего влияния обучающего процесса.
Родителям были даны рекомендации по изменению режима питания: замена продуктов с высоким содержанием сахара на иные продукты. Выполнение рекомендаций позволило изменить характер поведения: снизилась частота случаев агрессии, поведение стало более ровным и спокойным.
Пример 4. Девочка, 12 лет, занималась конным спортом в группе более 1 года. По оценке тренера и родителей занималась с удовольствием, имела способности и делала успехи.
В соответствии с настоящим изобретением было проведено исследование состояния обучающейся до и после тренировки. Значения уровня контроля (УК) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета УК), табл. 9:
Таблица 9.
Значения индекса гармоничности (ИГ) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета ИГ), табл. 10:
Таблица 10.
До занятий: зона здоровья
После занятий: зона истощения
Диагностирован эффект: Срыв адаптации. Отрицательный, сильно выраженный. Дополнительно эффект от занятий можно охарактеризовать как средне напрягающий и сильно дисгармонизирующий.
Родителям было рекомендовано пообщаться с ребенком на предмет ее заинтересованности в дальнейшем обучении в данном виде спорта. При беседе с родителями девочка призналась, что ей не нравится конный спорт, но она привыкла к послушанию. Тренировки были прекращены.
Пример 5. Молодой человек 27 лет с диагнозом детский церебральный паралич, слабовидящий, занимался в течение 20 минут по "слепому методу чтения".
Результат мониторинг, в соответствии с настоящим изобретением, показал:
Значения уровня контроля (УК) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета УК), табл. 11:
Таблица 11.
Значения индекса гармоничности (ИГ) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета ИГ), табл. 12:
Таблица 12.
До занятий: зона напряжения
После занятий: зона здоровья и гармоничности
Диагностирован эффект: Оздоравливающий.
Учитывая положительный эффект от занятий, было рекомендовано использовать данный метод для улучшения самочувствия.
Пример 6. На занятие по арт-терапии пришла мама с дочкой. Мама была убеждена, что она не умеет рисовать и в процессе занятия была напряжена. Дочь, напротив, была открыта к процессу и расслаблена.
Было проведено исследование биометрических параметров, в соответствии с настоящим изобретением, у обеих.
По результатам мониторинга:
Для мамы значения уровня контроля (УК) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета УК), табл. 13:
Таблица 13.
Для мамы значения индекса гармоничности (ИГ) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета ИГ), табл. 14:
Таблица 14.
До занятий: зона тренировки, предболезни
После занятий: зона угрожающих состояний
Диагностирован эффект: Срыв адаптации.
Для дочки значения уровня контроля (УК) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета УК), табл. 15:
Таблица 15.
Для дочки значения индекса гармоничности (ИГ) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета ИГ), табл. 16:
Таблица 16.
До занятий: Зона напряжения
После занятий: Зона здоровья пограничная
Диагностирован эффект: Оздоравливающий.
Для мамы было рекомендовано провести несколько занятий в индивидуальном режиме, для снятия напряжения и страха неудачи.
После нескольких индивидуальных занятий женщина смогла с удовольствием обучаться в группе по общей программе.
Для девочки было рекомендовано, по желанию, продолжить обучение.
Пример 7. Мальчик, 15 лет, обучающийся по углубленной программе в лицейном классе. Перед уроком химии, на котором должен был сделать контрольную работу, узнал о предстоящем участии в олимпиаде. Контрольную работу не смог сделать.
По результатам оценки данных мониторинга, сделанных в соответствии с настоящим изобретением, в течение дня, до и после урока химии, были выявлены показатели:
Значения уровня контроля (УК) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета УК), табл. 17:
Таблица 17.
Значения индекса гармоничности (ИГ) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета ИГ), табл. 18:
Таблица 18.
Зона базового состояния: зона здоровья и гармоничности
Зона начального состояния: зона истощения
Зона конечного состояния: зона напряжения
На основании анализа данных начального и конечного состояний согласно методике может быть диагностирован тренирующий эффект от урока.
Но при дальнейшем анализе следует отметить, что начальное состояние существенно отличается от базового, и можно предположить, что начальное состояние являлось транзиторным под воздействием стороннего фактора (в данном случае информация об олимпиаде), который приводит к изменению психофизиологического состояния учащегося и наслаивается на эффект от урока.
Пример 8. Девочка, 16 лет, обучающаяся по обычной программе. Пришла в школу в состоянии общего недомогания, ухудшения самочувствия. При этом повышения температуры и других проявлений начинающейся болезни не наблюдалось. На уроке физкультуры девочки занималась в основной группе, выполнила все требования учителя, наравне с другими учениками. После урока физкультуры девочка почувствовала резкое ухудшение самочувствия, боли в груди и была направлена в больницу.
По результатам последующей оценки данных непрерывной записи биометрической информации, сделанных в течение предыдущей недели, и непосредственно до и после урока физкультуры, сделанные в соответствии с настоящим изобретением, были выявлены показатели:
Значения уровня контроля (УК) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета УК), табл. 19:
Таблица 19.
Значения индекса гармоничности (ИГ) (в скобках даны значения соответствующих коэффициентов для расчета ИГ), табл. 20:
Таблица 20.
Зона базового состояния: зона здоровья и гармоничности
Зона начального состояния: зона тренировки предболезни или реконвалесценции
Зона промежуточного состояния: зона тренировки, предболезни и рековалесценции
Зона конечного состояния: зона угрожающих состояний
Начальное состояние совпадает с промежуточным, но существенно отличается от базового.
Диагностирован эффект: Срыв адаптации.
Действие учебного процесса дестабилизирующее.
Практическое совпадение начального и промежуточного состояния об говорит об устойчивом психофизиологическом состоянии. Но, поскольку «базовое» состояние ребенка было существенно лучше, чем зарегистрированное «промежуточное» и «начальное», по данным измерений очевидно, что имеет место состояние предболезни и недомогания и было необходимо учесть ухудшение состояния здоровья и скорректировать (снизить или отменить) нагрузку на этом уроке.
Таким образом, как показано в примерах, способ в соответствии с настоящим изобретением имеет широкий спектр применимости и позволяет с высокой точностью и достоверностью определять изменения психофизиологического состояния учащихся под воздействием учебной нагрузки и сопутствующих факторов. Способ пригоден для реализации в дистанционном режиме, т.е. отсутствует необходимость очной встречи с врачом, т.к. вся необходимая биометрическая информация и прочие данные могут передаваться дистанционно с помощью технических средств. Данный способ также имеет высокую пригодность для компьютеризации и полной автоматизации.
1. Способ определения влияния учебного процесса на психофизиологическое состояние учащегося, состоящий в том, что:
- измеряют начальную биометрическую информацию учащегося и определяют начальные значения индикаторов сердечного ритма учащегося, состоящих из группы: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной;
- по полученным начальным значениям индекса напряжения, амплитуды моды и отношения низкочастотной компоненты к высокочастотной определяют начальное психофизиологическое состояние учащегося;
- после завершения учебного процесса измеряют конечную биометрическую информацию учащегося и определяют конечные значения индикаторов сердечного ритма учащегося, состоящих из группы: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной;
- по полученным конечным значениям индекса напряжения, амплитуды моды и отношения низкочастотной компоненты к высокочастотной определяют психофизиологическое состояние учащегося в конце учебного процесса;
- проводят сравнение и получают данные об изменении психофизиологического состояния учащегося в ходе учебного процесса;
- на основе полученных данных делают вывод о влиянии учебного процесса на учащегося.
2. Способ определения влияния учебного процесса на психофизиологическое состояние учащегося, состоящий в том, что:
- определяют базовое психофизиологическое состояние учащегося;
- измеряют начальную биометрическую информацию учащегося и определяют начальные значения индикаторов сердечного ритма учащегося, состоящих из группы: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной;
- по полученным начальным значениям индекса напряжения, амплитуды моды и отношения низкочастотной компоненты к высокочастотной определяют начальное психофизиологическое состояние учащегося;
- после завершения учебного процесса измеряют конечную биометрическую информацию учащегося и определяют конечные значения индикаторов сердечного ритма учащегося, состоящих из группы: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной;
- по полученным конечным значениям индекса напряжения, амплитуды моды и отношения низкочастотной компоненты к высокочастотной определяют психофизиологическое состояние учащегося в конце учебного процесса;
- проводят сравнение и получают данные об изменении психофизиологического состояния учащегося в ходе учебного процесса;
- на основе полученных данных с учетом базового психофизиологического состояния учащегося делают вывод о влиянии учебного процесса на учащегося.
3. Способ определения влияния учебного процесса на психофизиологическое состояние учащегося, состоящий в том, что:
- определяют базовое психофизиологическое состояние учащегося;
- измеряют начальную биометрическую информацию учащегося и определяют начальные значения индикаторов сердечного ритма учащегося, состоящих из группы: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной;
- по полученным начальным значениям индекса напряжения, амплитуды моды и отношения низкочастотной компоненты к высокочастотной определяют начальное психофизиологическое состояние учащегося;
- в ходе учебного процесса определяют по крайней мере одно промежуточное значение индикаторов сердечного ритма учащегося, состоящих из группы: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной;
- по полученным промежуточным значениям индекса напряжения, амплитуды моды и отношения низкочастотной компоненты к высокочастотной определяют промежуточное психофизиологическое состояние учащегося;
- после завершения учебного процесса измеряют конечную биометрическую информацию учащегося и определяют конечные значения индикаторов сердечного ритма учащегося, состоящих из группы: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной;
- по полученным конечным значениям индекса напряжения, амплитуды моды и отношения низкочастотной компоненты к высокочастотной определяют психофизиологическое состояние учащегося в конце учебного процесса;
- проводят сравнение и получают данные об изменении психофизиологического состояния учащегося в ходе учебного процесса;
- на основе полученных данных с учетом базового психофизиологического состояния учащегося делают вывод о влиянии учебного процесса на учащегося.
4. Способ определения влияния учебного процесса на психофизиологическое состояние учащегося, состоящий в том, что:
- измеряют начальную биометрическую информацию учащегося и определяют начальные значения индикаторов сердечного ритма учащегося, состоящих из группы: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной;
- по полученным начальным значениям индекса напряжения, амплитуды моды и отношения низкочастотной компоненты к высокочастотной определяют начальное психофизиологическое состояние учащегося;
- в ходе учебного процесса определяют по крайней мере одно промежуточное значение индикаторов сердечного ритма учащегося, состоящих из группы: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной;
- по полученным промежуточным значениям индекса напряжения, амплитуды моды и отношения низкочастотной компоненты к высокочастотной определяют промежуточное психофизиологическое состояние учащегося;
- после завершения учебного процесса измеряют конечную биометрическую информацию учащегося и определяют конечные значения индикаторов сердечного ритма учащегося, состоящих из группы: индекс напряжения, амплитуда моды и отношение низкочастотной компоненты к высокочастотной;
- по полученным конечным значениям индекса напряжения, амплитуды моды и отношения низкочастотной компоненты к высокочастотной определяют психофизиологическое состояние учащегося в конце учебного процесса;
- проводят сравнение и получают данные об изменении психофизиологического состояния учащегося в ходе учебного процесса;
- на основе полученных данных делают вывод о влиянии учебного процесса на учащегося.
