CN114129851A - 一种用于注意训练/提升的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于注意训练/提升的方法和系统，其中方法包括以下步骤：设置训练/提升任务：设置任务目标和干扰目标的数量和移动参数，设置完成训练/提升任务的任务目标击中数量和时间；构建训练/提升场景：随机出现任务目标和干扰目标，所述任务目标和干扰目标具有不同的外形和颜色，所述任务目标和干扰目标在预设活动区域内以预设移动参数移动；注意训练/提升：通过操作设备操控靶点方向对区域内任务目标进行射击；参数记录：所述参数包括空枪数、空枪率、有效射击数量、剩余时间。本发明可以有效地提升了员在训练后的反应能力和注意力。
Description
技术领域
本发明涉及注意行为训练和游戏开发的技术领域，具体的说，涉及一种用于注意训练/提升的方法和系统。
背景技术
注意是智力的五个基本因素之一，是记忆力、观察力、想象力、思维力的准备状态。保持良好的注意力，是大脑进行认识活动的基本条件，也可以在各种认知活动中发挥稳定的主导作用。
目前，随着快节奏生活的流行，短视频等快餐娱乐逐渐成为满足人们在碎片化时间中的精神需求的重要组成部分。如它的名称一样，快餐文化就像快餐一样简单、快捷、方便，更适合现代社会的快速节奏。但快餐文化的普及让“专注”成为一件越来越难的事。很多人想集中注意力高效完成工作，却无法摆脱各种信息的干扰和诱惑。信息技术的发展帮助人类注意力分配在许多不同的地方，但同时，也使专注和深入的程度有所下降。在2018年由中国青年报社社会调查中心联合问卷网发起的对1997名受访者进行的一项调查显示，达53.7％的受访者坦言自己集中注意力做事有苦难。55.0％的受访者做事过程中被打断就很难再集中注意力，46.5％的受访者表示自己容易分心或走神。进一步调查显示，55.8％的受访者表示自己可以集中注意力30分钟～1个小时，25.2％的受访者可以集中注意力1～2个小时，12.8％的受访者只能集中注意力30分钟以下，6.2％的受访者可以集中注意力两个小时以上。同时，对于注意力缺陷多动症(Attention Deficit Hyperactivity Disorder，ADHD)人群，全世界有7-12％的儿童深受困扰，30％-70％的ADHD患儿在成人期会继续表现出症状。相关治疗方法包括药物治疗、非药物治疗、以及多方法结合等(如采用心理治疗配合药物进行治疗)，药物治疗包含服用兴奋剂、三环抗抑郁药物及甲型阻隔剂等在内的众多药物，虽然药物剂量在医师指导下依推荐用量使用一般来说是安全的，但对于药物长期的影响及安全性，还没有具体的数据佐证。另一方面，美国食品药品监督管理局已针对一些ADHD药物加注黑框警语，若是滥用这些药物，在停药时会出现精神病，心理依赖以及严重的抑郁症,有关药物使用和分配上的社会问题及伦理问题仍需深入探讨验证。对于非药物治疗，目前已发展出不同的心理治疗方式可供病患根据具体情况和症状选择。常见的治疗方式包括心理治疗、认知行为治疗、冥想及社交技巧训练等，通过心理干预和行为训练提供改善患者日常行为的方式及策略。
研究证明，由于大脑可塑性，大脑及其神经联系可以通过挑战和工作来加强，因此通过频繁地训练这些技能，与注意力相关的脑结构变得更加强大。研究工作初步指出从认知行为训练改善注意效果的有效性。然而从成本和时间的角度来看，这些注意训练范式对于实施环境具有一定要求，范式中的训练模式通常具有目的性，对于特定注意能力的改善和提升不具有普遍性。前人研究发现，动作类电子游戏专家玩者在如注意时域、空间注意等多注意维度上均显著高于普通人。因此，基于目前大众对注意改善和提升的切实需求以及现有注意训练范式的局限与不足，本发明结合科学研究的发现指导，旨在发明并实现一种用于注意训练/提升的方法和系统，通过无创的自适应行为干预达到不同个体注意改善和注意多维度能力训练的目的。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种用于注意训练/提升的方法和系统，为了满足个体不同的日常注意改善需求和直观实用性，本发明可以基于本发明记载的方法和系统，通过软件编写游戏程序，兼顾动作类电子游戏提升注意的特征和注意范式训练任务，使被试通过游戏并完成任务达到注意训练目的。
本发明的具体技术方案如下：
本发明的技术方案之一是一种用于注意训练/提升的方法，包括以下步骤：
设置训练/提升任务：设置任务目标和干扰目标的数量和移动参数，设置完成训练/提升任务的任务目标击中数量和时间；
构建训练/提升场景：随机出现任务目标和干扰目标，所述任务目标和干扰目标具有不同的外形和颜色，所述任务目标和干扰目标在预设活动区域内以预设移动参数移动；
注意训练/提升：通过操作设备操控靶点方向对区域内任务目标进行射击；
参数记录：所述参数包括空枪数、空枪率、有效射击数量、剩余时间。
进一步，所述移动参数包括移动速度和移动轨迹。
进一步，所述步骤构建训练/提升场景中，任务目标和所述干扰目标均从出生点出现，并朝着射击者方向移动。
进一步，所述参数还包括总得分，根据空枪数、空枪率、有效射击数量、剩余时间计算得到所述总得分。
进一步，所述任务目标是红色或绿色，所述干扰目标是红色或绿色。
本发明的技术方案之二是一种用于注意训练/提升的系统，包括射击设备、多个输送带、任务目标和干扰目标，所述任务目标和干扰目标具有不同的外形和颜色，所述任务目标和干扰目标以预设的排列方式排列在输送带的一端，输送带运行后，所述任务目标和干扰目标朝着输送带的另一端移动，在所述输送带的下方设置回收箱。
进一步，所述射击设备为能发射激光信号的激光枪，所述任务目标和干扰目标上均设有能够接收所述激光枪发射的激光信号的激光接收器。
本发明的技术方案之三是一种用于注意训练/提升的系统，包括：
参数设置单元：用于设置任务目标和干扰目标的数量和移动参数，设置完成训练/提升任务的任务目标击中数量和时间；
训练/提升场景单元，用于随机出现任务目标和干扰目标，所述任务目标和干扰目标在预设活动区域内以预设移动参数移动；所述任务目标和干扰目标具有不同的外形和颜色，
操作设备，用于操控靶点方向对区域内任务目标进行射击；
参数记录单元，用于记录注意训练/提升过程中的参数，以对注意训练/提升效果进行评估。
进一步，所述参数包括空枪数、空枪率、有效射击数量、剩余时间。
进一步，所述参数还包括总得分，根据空枪数、空枪率、有效射击数量、剩余时间计算得到所述总得分。
有益效果在于：
本发明可以有效地提升了员在训练后的反应能力和注意力。被试在使用注意训练系统训练前后的行为和脑电等数据一致表明，训练效果在缩短测评时间的同时显著改善参与人员的任务表现，生理信号也体现出注意力资源的提高。对训练效果在平台间的注意改善效果对比分析显示系游戏统注意训练效果具有良好过渡性，无平台限制性。此外，在注意力提升时，疲劳效果体现不明显，也进一步证实此种用于注意训练/提升开发的动作视频游戏系统在改善、提升注意力效果的实用性、稳固性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是基于第一人称射击游戏的注意训练的流程图。
图2是键位分布示意图。
图3是配置参数设置接口图。
图4是准确率分布图。
图5是反应时分布图。
图6是两组平均ERPs波形图。
图7是注意训练/提升系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
现在结合说明书附图对本发明做进一步的说明。
本发明实施例，主要是一种用于注意训练/提升的方法，包括以下步骤：
设置训练/提升任务：设置任务目标和干扰目标的数量和移动参数，设置完成训练/提升任务的任务目标击中数量和时间；
构建训练/提升场景：随机出现任务目标和干扰目标，所述任务目标和干扰目标具有不同的外形和颜色，所述任务目标和干扰目标在预设活动区域内以预设移动参数移动；
其中，所述移动参数包括移动速度和移动轨迹；
注意训练/提升：通过操作设备操控靶点方向对区域内任务目标进行射击；
参数记录：所述参数包括空枪数、空枪率、有效射击数量、剩余时间。
任务目标和所述干扰目标均从出生点出现，并朝着射击者方向移动。
在基于上述方法的基础上，在具体实施时，本发明可以发展成为一种现实的注意训练/提升系统和一种虚拟的注意训练/提升系统。
首先介绍的是一种虚拟的注意训练/提升系统，本发明基于上述方法，通过Unity3D软件编写游戏程序，兼顾动作类电子游戏提升注意的特征和注意范式训练任务，使被试通过游戏并完成任务达到注意训练目的。
游戏内训练环境是在一个半开放式的仓库中，为增强游戏沉浸感，视角为第一视角。在图中的底中部与动作电子游戏相同设计了手持枪动作，可以随玩家意愿表征动作并与场景互动。视野的正前方为游戏敌人的四个出生点和活动区域，玩家可通过操控手枪的靶点方向对区域范围内的敌人进行相关任务。场景中的顶中央和左上角是本游戏中的反馈系统，可以把闯关关卡、当前所得分数以及还剩下的游戏时间等竞技信息实时显示出来，以维持被试游戏任务的积极性和注意力。通过图中最右下角的指示图标(退出按钮)可以选择在训练阶段中退出游戏。根据动作游戏的“高度混乱和分散注意力”的特征，并考虑到训练目标群体适用性，本系统选取了两种外形、颜色全然不同的目标，包括绿色机器人目标和红色忍者目标所示，至此游戏的场景搭建完成。
基于第一人称射击游戏的注意训练的流程图如图1所示。程序首先将判断玩家是否点击了“退出游戏”的功能按钮，如果玩家选择了退出则直接关闭应用程序，否则不做反应。如果玩家选择了“游戏设置”功能，则游戏界面会立即切换到设定参数界面并根据注意任务目标设置闯关时间和目标分数。
本发明实施例中，以游戏闯关的模式为任务，使被试通过第一人称射击进在游戏中学习并进行注意训练，有效维持玩家在游戏的整个过程中注意力和专注性。游戏系统的关卡共三关，闯关任务是玩家需要在特定的时间内通过射击并击中敌人获取分数并且达到设定的目标分数即可通关，否则闯关失败并继续进行当前关卡的挑战。目标具体分数可根据个体注意基线不同进行调整设定，三关难度一次提升。进入游戏系统功能主页面后，界面中心有“开始游戏”、“游戏设置”和“退出游戏”这三个功能按钮分布在公告板中，玩家根据个体需求进行具体功能选择。
进入游戏后，玩家通过改变枪械的靶心来射击敌人，视角正前方区域的四个白色实心球为目标的出发地，均匀分布在视野横轴线上。目标从出发地沿着直线的路径，以特定的速度向玩家移动直至到玩家背后自动消失，即敌人可以从四个方向向前移动。如图2所示，系统规定键盘的“W”、“A”、“S”、“D”可以控制枪械按序将其靶心分别指向敌人的四个出口。同时以游戏积分的奖赏机制提供了视觉反馈系统，玩家通过击中敌人获取和删减分数。为与注意自上而下和自下而上的机制匹配，游戏中的忍者和机器人目标分别设计成的任务目标和非目标刺激，所以击中两者的奖赏分值不同，现设定玩家击中绿色机器人可以获得50分，击中红色忍者则删减50分的奖赏规则，所以玩家需要通过在射击红色忍者中尽量避免绿色忍者目标的干扰来获取高分，从而使得闯关成功。
游戏可以通过敌人的数量和位移速度来设计关卡的难度。随着关卡的进阶，被视为干扰物的绿色机器人目标数量逐渐增加，红色忍者出现概率减少，玩家需要进一步维持注意保证得分。另一方面，目标出现的频率增加且向玩家移动的速度也逐渐增加。
为了对具体的游戏配置参数根据任务及个体水平进行调节，系统配置了参数调节接口，如图3所示，除了各关卡任务目标和时间限制外，目标移动速度和出现占比均可根据个体注意能力进行调节，比如每关中不同列的目标生成速度和移动参数均可按照个体训练需求灵活调置。
为了提高玩家在游戏中的参与度和注意效率，游戏具有实时展示个体参数功能，如目标消灭总得分和各得分分享、剩余时间和空枪率等，以此帮助督促训练进度和更新训练难度。参数记录功能可根据训练进度生成记录文档，记录参数包括空枪数和空枪率、每关各项得分和总得分、有效射击数量、剩余时间、红绿敌人等相关参数，具体参数如不同目标出现总数、被试分别击中个数、正确率等也可选择显示在训练中，方便回溯和分析个体训练记录。
本发明的仿真结果如下：
本发明设计完成的第一人称射击游戏以Windows版本下的可执行文件(exe格式)打包并发布，本发明的仿真实验可在Windows操作系统下直接运行。
为了验证多平台下该注意训练动作游戏系统的适用性和效用性，本方法在完成手动游戏组(12名，年龄平均值±标准差＝23.38±1.92)测试的基础上，招募了13名被试参与了脑机接口平台游戏组采集(年龄平均值±标准差＝22.45±1.75)，通过随机分组分配平台。在被试使用游戏系统进行注意训练的同时使用脑电采集设备采集被试的脑电数据(采样率1000Hz)，在训练前后使用注意有用视野测评范式(Useful Field of View,UFOV)评估注意变化情况，后续对两组的行为数据和脑电数据变化进行对比分析。游戏系统将由22英寸的分辨率为1920*1080的屏幕稳定呈现(刷新率60Hz)，两组被试将在游戏系统中完成时长1小时的注意训练。
重复测量方差分析(Two-way Repeated Measures Anova)结果显示，手动游戏组和脑机接口平台游戏组经短时间注意训练后在注意任务中的准确率(如图4所示)都获得了显著提升(手动游戏组：t＝4.85，P<0.05；脑机接口平台游戏组：t＝3.99，P<0.05)。在UFOV范式任务行中的反应时数据(图5)显示，两组的反应时在训练后均有显著性降低,说明此种用于注意训练/提升的动作视频游戏系统不仅可以有效改善个体的注意能力，注意训练效果对比表明，系统在多平台的训练均可有效提升被试的反应能力和注意，平台间改善程度无差异性。
在生理信号上，两组参与者在参加本游戏系统注意训练前后有用视野范式所诱发出的平均ERPs成分波形如图6显示，两组被试在注意训练后的P3幅值显著提升(手动游戏组：t＝-2.65，P<0.05；脑机接口平台游戏组：t＝-2.72，P<0.05)。具体地，脑机组诱发的P3增加幅值略高于手动组。P300的提升成分反映了被试接受游戏系统训练后在注意资源分配的自上而下的调制和注意力资源的提高，再次验证了本发明动作视频游戏系统在注意训练和提升的有效性，以及在多平台应用的合理性。
当然，基于本发明中的技术方案不仅仅可以建立一个虚拟的注意训练/提升系统，还可以建立一个现实的注意训练/提升系统，参考图7所示，是本发明实施例中举例的一个注意训练/提升系统的结构示意图，包括射击设备、多个输送带1、任务目标2和干扰目标3，所述任务目标2和干扰目标3具有不同的外形和颜色，所述任务目标2和干扰目标3以预设的排列方式排列在输送带1的一端，输送带运行后，所述任务目标2和干扰目标3朝着输送带1的另一端移动，在所述输送带的下方设置回收箱4，所述射击设备为能发射激光信号的激光枪5，所述任务目标2和干扰目标3上均设有能够接收所述激光枪发射的激光信号的激光接收器6。
在进行训练前，按照预设的排列方式在各个输送带上摆放相应的任务目标2和干扰目标3，各个输送带1的输送速度可以调节，在距离输送带的一端位置处划线作为射击点，训练者手持激光枪5对各个目标进行射击，如果射中任务目标2，则对应激光接收器6会接收到一个被击中的信号，以此来统计命中率，经过一轮输送后的任务目标2和干扰目标3会进入到回收箱4中进行回收，从而完成一轮的注意力训练。
当然，本发明中还可以将激光枪替换成玩具气枪或者其他玩具枪。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种用于注意训练/提升的方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置训练/提升任务：设置任务目标和干扰目标的数量和移动参数，设置完成训练/提升任务的任务目标击中数量和时间；
构建训练/提升场景：随机出现任务目标和干扰目标，所述任务目标和干扰目标具有不同的外形和颜色，所述任务目标和干扰目标在预设活动区域内以预设移动参数移动；
注意训练/提升：通过操作设备操控靶点方向对区域内任务目标进行射击；
参数记录：所述参数包括空枪数、空枪率、有效射击数量、剩余时间。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动参数包括移动速度和移动轨迹。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤构建训练/提升场景中，任务目标和所述干扰目标均从出生点出现，并朝着射击者方向移动。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数还包括总得分，根据空枪数、空枪率、有效射击数量、剩余时间计算得到所述总得分。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述任务目标是红色或绿色，所述干扰目标是红色或绿色。
6.一种用于注意训练/提升的系统，其特征在于，包括射击设备、多个输送带、任务目标和干扰目标，所述任务目标和干扰目标具有不同的外形和颜色，所述任务目标和干扰目标以预设的排列方式排列在输送带的一端，输送带运行后，所述任务目标和干扰目标朝着输送带的另一端移动，在所述输送带的下方设置回收箱。
7.按照权利要求6所述的系统，其特征在于，所述射击设备为能发射激光信号的激光枪，所述任务目标和干扰目标上均设有能够接收所述激光枪发射的激光信号的激光接收器。
8.一种用于注意训练/提升的系统，其特征在于，包括：
参数设置单元：用于设置任务目标和干扰目标的数量和移动参数，设置完成训练/提升任务的任务目标击中数量和时间；
训练/提升场景单元，用于随机出现任务目标和干扰目标，所述任务目标和干扰目标在预设活动区域内以预设移动参数移动；所述任务目标和干扰目标具有不同的外形和颜色，
操作设备，用于操控靶点方向对区域内任务目标进行射击；
参数记录单元，用于记录注意训练/提升过程中的参数，以对注意训练/提升效果进行评估。
9.按照权利要求8所述的系统，其特征在于，所述参数包括空枪数、空枪率、有效射击数量、剩余时间。
10.按照权利要求9所述的系统，其特征在于，所述参数还包括总得分，根据空枪数、空枪率、有效射击数量、剩余时间计算得到所述总得分。
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