Способ коррекции распределения времени на представление визуальной обучающей информации

Изобретение относится к области педагогики, в частности к способам коррекции распределения времени на представление визуальной обучающей информации на основе бесконтактного мониторинга психофизических особенностей обучающихся во время учебного процесса. Технический результат заключается в коррекции распределения времени на представление визуальной обучающей информации на основе формирования базы данных объективной статистической информации о динамике привлечения внимания обучающихся к демонстрируемым смысловым блокам визуальной обучающей информации. Результат достигается тем, что формируют несколько самостоятельных смысловых блоков из визуальной информации, предъявляют их на демонстрационном экране, регистрируют положения глаз, перемещения, траекторию движения и продолжительность фиксаций. Способ отличается тем, что предварительно технически оснащают аудиторное помещение средствами дистанционного определения параметров обучающихся, сбора и обработки данных, задают значение коэффициента - Кзад, характеризующего долю обучающихся, положение взгляда которых соответствует положению элемента смыслового блока в момент привлечения внимания, проводят разметку на демонстрационном экране 2-мерной координатной сетки, строят описанную окружность вокруг графического изображения каждого элемента смыслового блока, последовательно показывают на демонстрационном экране группе обучающихся предварительно сформированные самостоятельные блоки визуальной обучающей информации, регистрируют положения глаз, перемещения, траекторию движения и продолжительность фиксаций взгляда каждого i-го обучающегося на каждый j-й смысловой блок, рассчитывают R описанной вокруг каждого элемента смыслового блока окружности для фиксации области зоны привлечения внимания, вычисляют Li - расстояния от центра окружности, описанной вокруг элемента смыслового блока, до координат точки взгляда каждого i-го обучающегося, вычисляют Кфакт ti - фактический коэффициент для каждого элемента смыслового блока, характеризующий долю обучающихся, положение взгляда в момент привлечения внимания которых удовлетворяет условию Li≤R, записывают в БД значения Кфакт ti, сравнивают Кфакт ti и Кзад, в случае, когда значение Кфакт tiзад, то распределение априорного эвристически заданного времени на демонстрацию и восприятие элемента смыслового блока визуальной обучающей информации оставляют неизменным, в случае, когда значение Кфакт tiзад, увеличивают априорное эвристически заданное время на привлечение внимания к элементу смыслового блока пропорционально изменению Кфакт ti, в случае, когда значение Кфакт tiзад, уменьшают априорное эвристически заданное время на привлечение внимания к элементу смыслового блока пропорционально изменению Кфакт ti, записывают в БД откорректированные значения времени на представление визуальной обучающей информации. 7 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области педагогики, в частности к способам коррекции распределения времени на представление визуальной обучающей информации на основе бесконтактного мониторинга психофизических особенностей обучающихся во время учебного процесса.

В современных образовательных подходах к обучению все шире используются информационные технологии, активно внедряются наработки нейролингвистического программирования, охватывающие репрезентативные системы человека. Каждая система - это совокупность элементов, позволяющих представлять информацию. По характеру доминирующей модальности представления информации репрезентативные системы делятся на визуальную - в которой доминирует зрение; аудиальную - доминирует слух; кинестическую - доминируют двигательные ощущения; полимодальную - преобладают обобщенные представления и мыслительные процессы. Через зрительные органы в мозг человека поступает визуальная информация, которая составляет около 70% всей воспринимаемой информации, поэтому визуальная репрезентативная система является у человека доминирующей.

К визуальным компонентам подачи обучающих информационных материалов относят: демонстрационные экраны, световые проекторы, компьютеры, видеомониторы, цифровые изображения, анимационные эффекты, цвет, свет и т.п. Элементы носителей визуальной информации оказывают большой психологический эффект на обучающихся, а время, уделяемое для интеллектуального усвоения обучающей информации с носителей визуальной информации, в значительной мере влияет на общий уровень преподавания и успеваемости.

Исследования показывают, что хорошо успевающие обучающиеся в процессе обучения активно владеют, кроме ведущей визуальной системы, другими системами обработки и хранения информации, а слабоуспевающие не используют дополнительных систем. Поэтому, если способ передачи знаний не соответствует индивидуальной репрезентативной визуальной системе обучающегося, то ему необходимо дополнительное время для «перевода» с помощью зрительных органов получаемой информации в привычную форму. Такие адаптированные к индивидуальным психофизическим особенностям обучающихся временные паузы на эффективное визуальное восприятие информации в реальном учебном процессе не предоставляются.

Таким образом, в сложившейся ситуации необходимо уметь проводить коррекцию распределения времени на представление визуальной обучающей информации на основе собранных объективных данных о психофизическом состоянии обучающихся. Такие действия приведут к повышению объективности определения корректного времени на представление обучающей информации.

Одним из важнейших элементов управления представлением обучающих материалов и повышения уровня восприятия является коррекция распределения времени на представление обучающей информацией с учетом психофизических особенностей обучающихся.

Согласно ГОСТ Р ИСО 5492-2005 (утв. Приказом Ростехрегулирования от 29.12.2005 N491-ст), психофизика (англ. psychophysics) - наука, изучающая отношения между стимулами и ответными сенсорными реакциями. Другими словами, психофизика - наука, изучающая взаимодействие между объективно измеримыми физическими процессами и субъективными мысленными переживаниями.

К методам психофизических исследований можно отнести: анализ движений глаз (Eye-tracking), электроэнцефалография (ЭЭГ), оценка эмоционального состояния по мимике лица, контентный лингвистический и когнитивно-психологический анализы текстов, измерение вариабельности сердечного ритма. Все эти методы помогают в изучении качества восприятия обучающей информации обучающимися. Их дальнейшее изучение и использование будет способствовать новому толчку развития обучающих технологий в области образования и педагогики.

Известен способ определения времени обучения, оценки времени восприятия зрительной информации по патенту RU 2405409 C1 [А61В 3/10, 10.12.2010, Бюл. №34]. Способ заключается в том, что испытуемому предъявляют последовательность двух световых импульсов заданной длительности, разделенных заданной паузой, повторяющихся через постоянный временной интервал, измерения продолжаются до тех пор, пока испытуемый не определит момент субъективного слияния двух световых импульсов в один. При каждом последующем проводимом этапе измерений уменьшается скорость длительности паузы между двумя световыми импульсами, строится график зависимости значений времени восприятия зрительной информации, позволяющий определить время обучения по числу измерений, выполненных во время переходного процесса.

Недостатками способа являются:

- испытуемому предъявляется последовательность из 2-х световых импульсов, являющихся примитивными видами визуальной информации, не предполагающих дополнительной интеллектуальной обработки представляемой визуальной информации испытуемым, необходимой для обучающего процесса;

- способ предполагает проведение испытания на одном испытуемом, т.е. не учитывает данные о восприятии информации группой;

- способ основан на проведении измерений до момента, пока испытуемый сам не определит момент слияния импульсов, т.е. способ не учитывает объективные психофизические параметры испытуемых, которые могут преднамеренно исказить результаты.

Известен способ диагностики интеллектуальной потенции обучаемого (группы обучаемых) и последующей коррекции обучающего воздействия [RU 2523132 С2, А61В 5/00, 20.07.2014]. Способ заключается в том, что группе обучаемых предъявляют обучающую информацию с максимальным и минимальным уровнем сложности, затем измеряют неконтролируемые сознательно физиологические параметры для обоих уровней сложности и определяют по полученным значениям текущие обобщенные групповые показатели физиологических параметров. Если данные значения параметров выходят за границы эталонного коридора, производится коррекция обучающего воздействия выбором одного из уровней сложности информации.

Описанный способ имеет следующие недостатки:

- не позволяет распределить время на демонстрацию и восприятие обучающей информации на основе психофизических особенностей обучающихся;

- не учитывает изменение психофизических параметров обучающихся, контролируемых сознательно в течение обучающего процесса - перемещение взглядов обучающихся по смысловым блокам визуальной обучающей информации;

- является трудоемким, т.к. проводят установку индивидуальных датчиков для осуществления измерений физиологических параметров каждого обучающегося, что неприемлемо в процессе группового обучения.

Известен способ мониторинга информационной безопасности автоматизированных систем [RU 2481620 C1, G06F 15/00, 10.05.2013]. Способ заключается в том, что предварительно задают множество контролируемых параметров, характеризующих психофизиологическое состояние оператора, после воздействия на оператора с помощью тестовых информационно-психологических воздействий, измеряют значения контролируемых параметров в заданный интервал времени, сравнивают измеренные значения контролируемых параметров с эталонными, и по результатам сравнения формируют отчет.

Способ является трудоемким, так как предполагает установку индивидуальных систем мониторинга для контроля параметров состояния каждого оператора, что неприемлемо в процессе группового обучения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ оценки восприятия информации [RU 2529482 С2, А61В 5/16, 27.09.2014, Бюл. №27]. В данном способе-прототипе формируют несколько самостоятельных смысловых блоков из визуальной информации, одновременно предъявляют их испытуемому на демонстрационном экране устройства регистрации движения глаз, регистрируют положения глаз, траекторию движения и продолжительность фиксаций, проводят анализ полученных данных, производят оценку физиологических параметров путем отклонения их от фоновых значений, после чего распределяют элементы визуальной информации по заданным параметрам.

К недостаткам способа-прототипа относится следующее:

- не реализуется возможность одновременного получения данных о восприятии визуальной информации группой испытуемых;

- отсутствует возможность в результате оценки откорректированно распределить время на демонстрацию визуальной информации с учетом психофизического состояния заданной доли обучающихся;

- не предполагается занесение собранной информации в базу данных (далее - БД), что увеличивает время на ручной ввод и снижает достоверность и своевременность обработки данных;

- трудоемкость в связи с использованием полиграфа и контактных датчиков измерения физиологических параметров, что неприемлемо в процессе группового обучения.

Техническим результатом, достигаемым при применении способа, является коррекция распределения времени на представление визуальной обучающей информации на основе формирования БД объективной статистической информации о динамике привлечения внимания обучающихся к демонстрируемым смысловым блокам визуальной обучающей информации.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, заключающемся в том, что формируют несколько самостоятельных смысловых блоков из визуальной информации, предъявляют их на демонстрационном экране, регистрируют положения глаз, перемещения, траекторию движения и продолжительность фиксаций, отличающемся тем, что предварительно технически оснащают аудиторное помещение средствами дистанционного определения параметров обучающихся, сбора и обработки данных, задают значение коэффициента - Кзад, характеризующего долю обучающихся, положение взгляда которых соответствует положению элемента смыслового блока в момент привлечения внимания, проводят разметку на демонстрационном экране 2-мерной координатной сетки, строят описанную окружность вокруг графического изображения каждого элемента смыслового блока, последовательно показывают на демонстрационном экране группе обучающихся предварительно сформированные самостоятельные блоки визуальной обучающей информации, регистрируют положения глаз, перемещения, траекторию движения и продолжительность фиксаций взгляда каждого i-го обучающегося на каждый j-й смысловой блок, рассчитывают R описанной вокруг каждого элемента смыслового блока окружности для фиксации области зоны привлечения внимания, вычисляют Li - расстояния от центра окружности, описанной вокруг элемента смыслового блока, до координат точки взгляда каждого i-го обучающегося, вычисляют Кфакт ti - фактический коэффициент для каждого элемента смыслового блока, характеризующий долю обучающихся, положение взгляда в момент привлечения внимания которых удовлетворяет условию Li≤R, записывают в БД значения Кфакт ti, сравнивают Кфакт ti и Кзад, в случае, когда значение Кфакт tiзад, то распределение априорного эвристически заданного времени на демонстрацию и восприятие элемента смыслового блока визуальной обучающей информации оставляют неизменным, в случае, когда значение Кфакт tiзад, увеличивают априорное эвристически заданное время на привлечение внимания к элементу смыслового блока пропорционально изменению Кфакт ti, в случае, когда значение Кфакт tiзад, уменьшают априорное эвристически заданное время на привлечение внимания к элементу смыслового блока пропорционально изменению Кфакт ti, записывают в БД откорректированное значения времени на представление визуальной обучающей информации.

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:

фиг. 1 - алгоритм способа коррекции времени на представление визуальной обучающей информации;

фиг. 2 - иллюстрация к примеру - первый смысловой блок визуальной обучающей информации, состоящий из 2-х элементов;

фиг. 3 - иллюстрация к примеру - расчет радиуса окружности, описанной вокруг элемента смыслового блока;

фиг. 4 - иллюстрация к примеру - второй смысловой блок визуальной обучающей информации, состоящий из 2-х элементов;

фиг. 5 - пример БД, содержащей сведения (условный номер обучающегося, координаты взгляда каждого i-го обучающегося, время демонстрации визуальной информации и т.д.);

фиг. 6 - пример разделения смысловых блоков визуальной обучающей информации на элементы, данные о которых введены в БД;

фиг. 7 - пример распределения времени в БД, сформированной после n-проведенных занятий.

Заявленный способ может быть реализован при помощи алгоритма, блок-схема которого представлена на фиг. 1. Действия способа осуществляются в любом аудиторном помещении, предназначенном для проведения обучающего процесса с применением средств технического оснащения.

1. Формируют несколько самостоятельных смысловых блоков из визуальной информации (бл. 2, фиг. 1).

2. Технически оснащают аудиторное помещение, предназначенное для проведения обучающего процесса, средствами дистанционного определения параметров обучающихся, сбора и обработки данных, а именно устанавливают (бл. 3, фиг. 1):

- не менее 2-х поворотных видеокамер, последовательно регистрирующих взгляд каждого i-го обучающегося во время учебного процесса;

- 1 видеокамеру, первично идентифицирующую обучающихся при входе в аудиторию и выходе из нее по любому внешнему параметру, регистрируемых с помощью телевизионных средств (например, характеристики глаза);

- видеосервер с функциями управления поворотными устройствами видеокамер, программного обеспечения для создания, ведения и доступа к БД, принимающий объективные данные о фиксации положений взглядов обучающихся во время привлечения внимания, которые используют в дальнейшем для откорректированного распределения времени на демонстрацию смысловых блоков визуальной обучающей информации;

- инфракрасного излучателя, контрастирующего данные о перемещении направленности взгляда обучающихся по смысловым блокам визуальной обучающей информации на демонстрационном экране;

- устройства ввода (мышь, клавиатура) и вывода (дисплей для обучающего), соединенные с видеосервером;

- видеопроектора и демонстрационного экрана для показа смысловых блоков визуальной обучающей информации, данные о которых введены в БД.

Пример разделения смысловых блоков визуальной обучающей информации на элементы, данные о которых введены в БД, представлен на фиг. 6.

3. Задают значение коэффициента - Кзад, характеризующего долю обучающихся, положение взгляда которых соответствует положению элемента смыслового блока обучающей визуальной информации в момент привлечения внимания (бл. 1, фиг. 1).

В данном способе достаточным является Кзад, равный 70%.

4. Проводят разметку на демонстрационном экране 2-мерной координатной сетки (бл. 4, фиг. 1);

5. Строят описанную окружность вокруг графического изображения каждого элемента смыслового блока по правилу описанной окружности вокруг многоугольника [Выгодский, М.Я. Справочник по элементарной математике вписанные и описанные многоугольники / Выгодский М.Я. - М.: Наука, 1966 - 298-299 с] (бл. 5, фиг. 1).

6. Последовательно предъявляют самостоятельные смысловые блоки из визуальной информации обучающимся на демонстрационном экране в течение априорных эвристически заданных временных интервалов на демонстрацию каждого смыслового блока (бл. 6, фиг. 1);

7. Регистрируют положения глаз, перемещения, траекторию движения и продолжительность фиксаций взгляда каждого i-го обучающегося на каждый j-й смысловой блок (бл. 7, фиг. 1). Определение и регистрация в БД последовательно собранной информации о направленности и продолжительности времени фиксаций взгляда каждого i-го обучающегося требует более подробного пояснения действий.

Механизмы восприятия и активной обработки визуальной информации широко изучаются в рамках прикладных когнитивных наук. Известны системы, осуществляющие слежение за динамикой и направлением движения глаз ETS (Eye Tracking Systems). Известные ETS-системы можно подразделить на следующие основные классы в зависимости от характера решаемых с их помощью задач:

- лабораторные стационарные инструментальные системы;

- переносные устройства для игр и систем виртуальной реальности;

- встраиваемые системы для человеко-машинного интерфейса.

В предлагаемом способе действие по определению траектории взгляда обучающегося может быть реализовано в соответствии с известным техническим решением - патентом РФ №2444275 [А61В 3/00, А61В 3/113, 10.03.2012] «Способ и устройство определения пространственного положения глаз для вычисления линии взгляда», состоящим в задании взаимного расположения синхронизованных между собой по времени детектирующих изображений объекта в пространстве.

Способ определения пространственного положения глаз для вычисления линии взгляда состоит в том, что задают взаимное расположение синхронизованных между собой по времени более чем одного детектирующего изображения объекта в пространстве, средств, получают изображения сегментов объекта с разных ракурсов, каждый из которых соответствует определенному пространственному положению детектирующего изображения объекта средства, оценивают, регистрируют пространственное положение, ориентацию сегментов объекта, воспроизводят из полученных изображений сегментов объекта изображение объекта в целом, при воспроизведении передают изображение объекта на визуально воспринимаемый носитель, причем каждое детектирующее изображения объекта средство ориентируют на заданный сегмент объекта автономно, обработку поступающих изображений ведут для тех из них, параметры которых удовлетворяют предварительно заданным сегментам, формируют систему координат, привязанную непосредственно к детектирующим изображения средствам, определяют и регистрируют координаты области расположения сегментов объекта в пространстве относительно сформированной системы координат, воспроизведение изображения объекта в целом осуществляют не менее чем по трем различным изображениям заданных сегментов, при этом

- детектируемый объект - изображения глаз обучающихся;

- сегменты объекта - изображения области зрачка глаза обучающихся;

- сегменты объекта - изображения области радужной оболочки глаза обучающихся;

- в качестве сегментов объекта задают изображения области глазного яблока глаза обучающихся;

- при воспроизведении полученных изображений глаз обучающихся выделяют положение области радужной оболочки и зрачка относительно оптической оси объектива каждого из детектирующих изображения средств и определяют линию взгляда.

8. Рассчитывают R описанной вокруг каждого элемента смыслового блока окружности для фиксации области зоны привлечения внимания каждого i-го обучающегося к каждому j-му смысловому блоку (бл. 8, фиг. 1).

Соответствие 2-х признаков - направленности и продолжительности фиксаций взглядов обучающихся и момента привлечения внимания к обучающей информации - определяется путем расчета уравнения радиуса описанной вокруг графического изображения каждого элемента смыслового блока окружности по теореме Пифагора (1) [Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. / Выгодский М.Я. - М.: Наука, 1977 - с. 53], расчета расстояния между двумя точками: центром описанной окружности и точкой фиксации взгляда i-го обучающегося (2) [Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. (12-е изд.) / Выгодский М.Я. - М.: Наука, 1977 - с. 23], определения принадлежности положения координат точки фиксации взгляда i-го обучающегося к описанной окружности вокруг зоны привлечения внимания:

х - значение любой точки на окружности по координате х;

х0 - значение точки центра окружности по координате х;

у - значение любой точки на окружности по координате у;

у0 - значение точки центра окружности по координате у;

R2 - значение квадрата радиуса описанной окружности;

R - значение радиуса описанной окружности.

х - значение точки фиксации взгляда i-го обучающегося по координате х;

х0 - значение точки центра окружности по координате х;

у - значение точки фиксации взгляда i-го обучающегося по координате у;

у0 - значение точки центра окружности по координате у;

L - значение расстояния между центром описанной окружности и точкой фиксации взгляда i-го обучающегося.

Значение радиуса для зоны привлечения внимания, т.е. для смыслового блока визуальной обучающей информации, рассчитывается по окружности, описанной вокруг графического изображения элемента смыслового блока, к которому привлекается внимание. Окружность можно описать вокруг любого треугольника и правильного выпуклого многоугольника [Выгодский, М.Я. Справочник по элементарной математике вписанные и описанные многоугольники / Выгодский М.Я. - М.: Наука, 1966 - с. 298-299].

9. Вычисляют Li - расстояния от центра окружности, описанной вокруг элемента смыслового блока, до координат точки взгляда каждого i-го обучающегося (бл. 9, фиг. 1).

Соответствие взглядов обучающихся зоне привлечения внимания определяется путем определения принадлежности координат точки положения фиксации взгляда i-го обучающегося к описанной окружности вокруг каждого элемента смыслового блока (3) [ГлавСправ. Глоссарий. Алгебра и геометрия [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://edu.glavsprav.ru/info/okruzhnost. - (Дата обращения: 18.01.2017).].

R - значение радиуса описанной окружности;

Li - расстояние от координат фиксации взгляда i-го обучающегося до центра описанной окружности.

Если Li≥R, - взгляд i-го обучающегося принадлежит элементу смыслового блока. В противном случае взгляд не принадлежит элементу смыслового блока.

Продолжительность фиксаций взглядов на элемент смыслового блока визуальной обучающей информации в единицу времени определяется за счет соблюдения условия: продолжительность фиксации взглядов всех обучающихся в единицу времени должна быть меньше, чем время изложения обучающего материала, приходящегося на каждый смысловой блок визуальной обучающей информации.

Определение координат точки направленности взгляда производятся относительно центра описанной окружности и рассчитывают по формуле (4) [Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. (12-е изд.) / Выгодский М.Я. - М.: Наука, 1977 - с. 53].

Вх - координата точки фиксации взгляда обучающегося по оси абсцисс;

Ах - координата центра окружности по оси абсцисс;

By - координата точки фиксации взгляда обучающегося по оси ординат;

Ау - координата центра окружности по оси ординат.

Способ позволяет получить N фиксаций взглядов и число обучающихся, направленность и продолжительность взгляда которых соответствует моменту привлечения внимания к элементу смыслового блока визуальной обучающей информации, и на основе этого откорректировано распределить время на представление каждого элемента смыслового блока.

10. Вычисляют Кфакт ti - фактический коэффициент для каждого элемента смыслового блока, характеризующий долю обучающихся, положение взгляда в момент привлечения внимания которых удовлетворяет условию Li≤R (5) (бл. 10, фиг. 1).

m - число обучающихся, положение взгляда в момент привлечения внимания которых удовлетворяет условию Li≤R;

n - общее число обучающихся.

Общее число обучающихся n фиксируется в БД в результате последовательной идентификации обучающихся при входе в аудиторию и выходе из нее по любому внешнему параметру посредством видеокамеры.

11. Записывают в БД значения Кфакт ti - объективной информации о соответствии взглядов обучающихся положению элементов смысловых блоков в момент привлечения внимания (бл. 11, фиг. 1).

12. Сравнивают Кфакт ti и Кзад (бл. 12, фиг. 1).

Цель - определение временных интервалов, распределяемых на демонстрацию обучающей информации каждого элемента смыслового блока с учетом психофизических особенностей обучающихся.

13. В случае, если значение Кфакх tiзад, то распределение априорного эвристически заданного времени на демонстрацию и восприятие элемента смыслового блока визуальной обучающей информации оставляют неизменным (бл. 13, фиг. 1), записывают в БД значение времени на представление обучающей информации

14. В случае, когда значение Кфакт tjзад, увеличивают априорное эвристически заданное время на привлечение внимания к элементу смыслового блока на откорректированное время пропорционально изменению Кфакт ti (бл. 15, фиг. 1) по формуле (6):

tаприор - априорно эвристически заданное время на n смысловой элемент;

Кзад - коэффициент, характеризующий долю обучающихся, взгляд которых соответствует элементу смыслового блока визуальной обучающей информации в момент привлечения внимания, %.

15. В случае, когда значение Кфакт tiзад, уменьшают априорное эвристически заданное время на привлечение внимания к элементу смыслового блока на откорректированное время пропорционально изменению Кфакт ti (бл. 16, фиг. 1) по формуле (7):

tаприор - априорно эвристически заданное время на n-смысловой элемент;

Кзад - коэффициент, характеризующий долю обучающихся, взгляд которых соответствует элементу смыслового блока визуальной обучающей информации в момент привлечения внимания, %.

16. Записывают в БД откорректированное значения времени на представление визуальной обучающей информации (бл. 13, фиг. 1).

Достоверность данных по откорректированному распределению времени на демонстрацию смысловых блоков может быть повышена путем проведения n аналогичных обучающих занятий (пример представлен на фиг. 7).

Пример реализации предлагаемого способа

Продолжительность одного обучающего процесса 90 мин. За один процесс аудиторию посетило 10 обучающихся. Обучающая визуальная информация состоит из 10 смысловых блоков, обучающий самостоятельно распределил время на демонстрацию смысловых блоков равномерно - по 9 мин на блок. Каждый смысловой блок содержит смысловые элементы, обучающий самостоятельно распределяет время на привлечение внимания обучающихся к каждому смысловому элементу. На 1 смысловом блоке обучающий определил, что время привлечения внимания обучающихся к 1 смысловому элементу - 2 минуты, ко 2 - 7 минут.

На фиг. 2 представлен первый смысловой блок из визуальной информации, состоящий из 2-х элементов. В данном примере рассмотрено, когда обучающий привлекает внимание обучающихся на смысловой элемент

1. Камеры со скоростью 1 раз/мин поочередно замеряют область фиксации взгляда каждого обучающегося. Место фиксации обозначено на фиг.

2. 2 точками a1-a10 (первая минута); b1-b10 (вторая минута).

На координатной плоскости построена описанная вокруг смыслового элемента окружность радиуса R. Центром окружности является точка А с координатами (х=18,75; у=7,75), точка В - это произвольная точка на окружности с координатами (х=10; у=10,75).

Радиус окружности является гипотенузой в прямоугольном треугольнике с катетами равными Вх - Ах и By - Ay (фиг. 3).

Система рассчитывает радиус окружности в квадрате по теореме Пифагора (4):

По данной формуле система рассчитывает расстояние от центра описанной вокруг смыслового блока окружности до каждой точки фиксации взгляда каждого обучающегося и сравнивает полученные результаты.

Если расстояние от центра окружности до точки фиксации взгляда каждого обучающегося ≤R, обучающийся смотрит в описанную окружность.

Если расстояние от центра окружности до точки фиксации взгляда каждого обучающегося >R, обучающийся не смотрит в описанную окружность.

Расчет относительно области заданной описанной окружностью вокруг смыслового элемента 1:

Взгляд обучающегося сконцентрирован на смысловом блоке согласованно пространству и времени с обучающим:

Точка a1 (х=11; у=6,5)

Точка а2 (х=12,5; у=8)

Точка а3 (х=12,25; у=11,25)

Точка а4 (х=15; у=11)

Точка а5 (х=16,5=; у=6,5)

Точка а6 (х=12,75; у=5,25)

Точка а7 (х=11,25; у=8)

Точка а8 (х=16; у=10)

Точка а9 (х=13,25; у=11)

Точка а10 (х=14,25; у=4,75)

Точка b1 (х=11; у=10)

Точка b2 (х=13; у=10)

Точка b3 (х=13; у=6,5)

Точка b4 (х=15; у=5,75)

Точка b5 (х=16; у=5)

Точка b7 (х=11,5; у=5)

Взгляд обучающегося не сконцентрирован на смысловом блоке согласованно зоне и времени с обучающим:

Точка b6 (х=7,5; у=5)

Точка b8 - направленность взгляда обучающегося выходит за границы смыслового блока.

Точка b9 - направленность взгляда обучающегося выходит за границы смыслового блока.

Точка b10 (х=16,5; у=13)

За 2 минуты 16 из 20 замеров взгляда обучающихся попали в область привлечения внимания обучающим. (80%) => обучающему нет необходимости изменять темп (фиг. 5).

На фиг. 4 представлен аналогичный 2-й смысловой блок.

Камеры со скоростью 1 раз/мин поочередно замеряют область фиксации взгляда каждого обучающегося. Место фиксации обозначено на рисунке точками a1-a10 (первая минута); b1-b10 (вторая минута).

Расчет относительно области заданной описанной окружностью вокруг смыслового элемента 1:

Взгляд обучающегося сконцентрирован на смысловом блоке согласованно пространству и времени с обучающим:

Точка a1 (х=11; у=6,5)

Точка а2 (х=12,5; у=8)

Точка а3 (х=12,25; у=11,25)

Точка а4 (х=15; у=11)

Точка а5 (х=16,5=; у=6,5)

Точка а6 (х=12,75; у=5,25)

Точка а7 (х=11,25; у=8)

Точка а8 (х=16; у=10)

Точка а9 (х=13,25; у=11)

Точка а10 (х=14,25; у=4,75)

Точка b1 (х=15,75; у=5)

Взгляд обучающегося не сконцентрирован на смысловом блоке согласованно пространству и времени с обучающим:

Точка b2 (х=25,5; у=13,5)

Точка b3 (х=8,5; у=5)

Точка b4 (х=5,5; у=8,25)

Точка b5 (х=20,5; у=7,25)

Точка b6 - направленность взгляда обучающегося выходит за границы смыслового блока.

Точка b7 - направленность взгляда обучающегося выходит за границы смыслового блока.

Точка b8 (х=13; у=14)

Точка b9 - направленность взгляда обучающегося выходит за границы смыслового блока.

Точка b10 (х=20; у=4,75)

За 2 минуты 11 из 20 замеров взгляда обучающихся попали в область привлечения внимания обучающим. (55%) => 55% < 70% => обучающему необходимо уменьшить априорно эвристически заданное время на данный элемент смыслового блока.

По формуле (5): 2 - ((1-0,55)*2) = 2 - 0,9 = 1,1 => обучающему необходимо уменьшить время привлечения внимания обучающихся к смысловому элементу 1 на 0,9 минуты.

Действия способа с п. 5 по п. 11 повторяются идентично для каждого элемента смыслового блока.

Таким образом, достигается заявленный технический результат - коррекция распределения времени на представление визуальной обучающей информации на основе формирования БД объективной статистической информации о динамике характера привлечения внимания обучающихся к демонстрируемым смысловым блокам визуальной обучающей информации.

Способ коррекции распределения времени на представление визуальной обучающей информации, заключающийся в том, что формируют несколько самостоятельных смысловых блоков из визуальной информации, предъявляют их на демонстрационном экране, регистрируют положения глаз, перемещения, траекторию движения и продолжительность фиксаций, отличающийся тем, что предварительно технически оснащают аудиторное помещение средствами дистанционного определения параметров обучающихся, сбора и обработки данных, задают значение коэффициента - Кзад, характеризующего долю обучающихся, положение взгляда которых соответствует положению элемента смыслового блока в момент привлечения внимания, проводят разметку на демонстрационном экране 2-мерной координатной сетки, строят описанную окружность вокруг графического изображения каждого элемента смыслового блока, последовательно показывают на демонстрационном экране группе обучающихся предварительно сформированные самостоятельные блоки визуальной обучающей информации, регистрируют положения глаз, перемещения, траекторию движения и продолжительность фиксаций взгляда каждого i-го обучающегося на каждый j-й смысловой блок, рассчитывают R описанной вокруг каждого элемента смыслового блока окружности для фиксации области зоны привлечения внимания, вычисляют Li - расстояния от центра окружности, описанной вокруг элемента смыслового блока, до координат точки взгляда каждого i-го обучающегося, вычисляют Кфакт ti - фактический коэффициент для каждого элемента смыслового блока, характеризующий долю обучающихся, положение взгляда в момент привлечения внимания которых удовлетворяет условию Li≤R, записывают в базу данных (БД) значения Кфакт ti, сравнивают Кфакт ti и Кзад, в случае, когда значение Кфакт tiзад, то распределение априорного эвристически заданного времени на демонстрацию и восприятие элемента смыслового блока визуальной обучающей информации оставляют неизменным, в случае, когда значение Кфакт tiзад, увеличивают априорное эвристически заданное время на привлечение внимания к элементу смыслового блока пропорционально изменению Кфакт ti, в случае, когда значение Кфакт tiзад, уменьшают априорное эвристически заданное время на привлечение внимания к элементу смыслового блока пропорционально изменению Кфакт ti, записывают в БД откорректированные значения времени на представление визуальной обучающей информации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электроники и издательского дела и может быть использовано как средство обучения со звуковой демонстрацией материала в развлекательной индустрии игрушек в виде книг-игрушек, журналов, детских развивающих игр.
Изобретение относится к игровой индустрии. .

Изобретение относится к способу обучения учащихся, подготовки учебного материала, содержащего изображения медицинских препаратов для постановки диагноза. .

Изобретение относится к обучению, к аппаратурному оснащению процесса обучения и может быть использовано для обучения чтению, для развития интеллекта детей, а также для коррекции имеющихся нарушений речи.

Изобретение относится к компьютерной технике, в частности к устройствам, занимающим среднее положение между ноутбуками и карманными компьютерами. .

Изобретение относится к средствам отработки поведенческой стратегии в различных жизненных ситуациях, обучения, психологического тренинга, а также профессионального отбора и определения профессиональной пригодности в различных областях деятельности.

Изобретение относится к устройствам бытовой электроники, позволяющим осуществлять считывание визуальной информации. .

Изобретение относится к образованию, а именно к способам обучения основам естественных и гуманитарных наук, прикладным знаниям, иностранным языкам, чтению, и может быть использовано на всех этапах обучения и воспитания без ограничения возраста и степени подготовки человека к восприятию учебного материала, в том числе и для лиц с нарушением психоречевого, моторного развития, эмоциональными отклонениями, умственной отсталостью, а также при снижении слуха, зрения и эпилепсии.

Изобретение относится к области педагогики, в частности к способам коррекции распределения времени на представление визуальной обучающей информации на основе бесконтактного мониторинга психофизических особенностей обучающихся во время учебного процесса. Технический результат заключается в коррекции распределения времени на представление визуальной обучающей информации на основе формирования базы данных объективной статистической информации о динамике привлечения внимания обучающихся к демонстрируемым смысловым блокам визуальной обучающей информации. Результат достигается тем, что формируют несколько самостоятельных смысловых блоков из визуальной информации, предъявляют их на демонстрационном экране, регистрируют положения глаз, перемещения, траекторию движения и продолжительность фиксаций. Способ отличается тем, что предварительно технически оснащают аудиторное помещение средствами дистанционного определения параметров обучающихся, сбора и обработки данных, задают значение коэффициента - Кзад, характеризующего долю обучающихся, положение взгляда которых соответствует положению элемента смыслового блока в момент привлечения внимания, проводят разметку на демонстрационном экране 2-мерной координатной сетки, строят описанную окружность вокруг графического изображения каждого элемента смыслового блока, последовательно показывают на демонстрационном экране группе обучающихся предварительно сформированные самостоятельные блоки визуальной обучающей информации, регистрируют положения глаз, перемещения, траекторию движения и продолжительность фиксаций взгляда каждого i-го обучающегося на каждый j-й смысловой блок, рассчитывают R описанной вокруг каждого элемента смыслового блока окружности для фиксации области зоны привлечения внимания, вычисляют Li - расстояния от центра окружности, описанной вокруг элемента смыслового блока, до координат точки взгляда каждого i-го обучающегося, вычисляют Кфакт ti - фактический коэффициент для каждого элемента смыслового блока, характеризующий долю обучающихся, положение взгляда в момент привлечения внимания которых удовлетворяет условию Li≤R, записывают в БД значения Кфакт ti, сравнивают Кфакт ti и Кзад, в случае, когда значение Кфакт tiКзад, то распределение априорного эвристически заданного времени на демонстрацию и восприятие элемента смыслового блока визуальной обучающей информации оставляют неизменным, в случае, когда значение Кфакт ti>Кзад, увеличивают априорное эвристически заданное время на привлечение внимания к элементу смыслового блока пропорционально изменению Кфакт ti, в случае, когда значение Кфакт ti<Кзад, уменьшают априорное эвристически заданное время на привлечение внимания к элементу смыслового блока пропорционально изменению Кфакт ti, записывают в БД откорректированные значения времени на представление визуальной обучающей информации. 7 ил.

Наверх