RU2341183C1 - Method of estimation of level of attention of pupil at computer testing - Google Patents
Method of estimation of level of attention of pupil at computer testing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2341183C1 RU2341183C1 RU2007112370/14A RU2007112370A RU2341183C1 RU 2341183 C1 RU2341183 C1 RU 2341183C1 RU 2007112370/14 A RU2007112370/14 A RU 2007112370/14A RU 2007112370 A RU2007112370 A RU 2007112370A RU 2341183 C1 RU2341183 C1 RU 2341183C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- time
- student
- level
- pamr
- task
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrically Operated Instructional Devices (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к диагностике психофизиологического состояния человека и может быть использовано для оценки когнитивных (познавательных) функций в условиях информационной нагрузки, в частности, при компьютерном тестировании.The invention relates to the diagnosis of the psychophysiological state of a person and can be used to assess cognitive (cognitive) functions under conditions of information load, in particular, with computer testing.
В настоящее время компьютерное тестирование широко применяется в образовательном процессе при экзаменационной проверке знаний учащихся. Известны многие компьютерные системы, позволяющие формировать преподавателю экзаменационные вопросы, сгруппированные по темам, проводить тестирование учащихся в диалоговом режиме, оценивать правильность ответов и создавать статистические отчеты об успеваемости по выборке учащихся за период времени.Currently, computer testing is widely used in the educational process for exam examination of students' knowledge. Many computer systems are known that allow the teacher to form exam questions, grouped by topic, to conduct student testing online, to evaluate the correctness of answers and to create statistical reports on academic performance for a sample of students over a period of time.
Как правило, на экране компьютера учащемуся предъявляется вопрос в словесной или графической форме, ответ на который выбирается из нескольких предложенных вариантов. Оценка эффективности выполнения задания проводится путем проверки совпадения номеров верного ответа и варианта, выбранного тестируемым. По этому принципу составлены задания единого государственного экзамена на сайте Центра тестирования Минобразования России /1/.As a rule, on a computer screen the student is presented with a question in verbal or graphic form, the answer to which is selected from several proposed options. Evaluation of the effectiveness of the task is carried out by checking the coincidence of the numbers of the correct answer and the option chosen by the test. According to this principle, the tasks of the unified state exam were compiled on the website of the Testing Center of the Ministry of Education of Russia / 1 /.
Проблемами компьютерного тестирования являются отсутствие учета возможного случайного выбора ответов, приводящее к недостоверным оценкам знаний учащегося, и отсутствие дозирования информационной нагрузки, которое может привести к психологическому стрессу в ситуации экзаменационного напряжения. Решение проблемы возможно при наличии информации об уровне внимания, направленного на выполнение теста. Под уровнем внимания понимают степень локальной активации центральной нервной системы (ЦНС), вызванной выполнением конкретной деятельности. Уровень внимания может быстро, в течение одной секунды, изменяться от состояния высокой концентрации внимания на выполняемом задании к состоянию рассеянного внимания, поэтому оценка уровня концентрации внимания должна производиться непосредственно в ходе самой деятельности с частотой один раз в 1-5 секунд. Оценка уровня внимания является частным случаем более общей задачи оценки психофизиологического состояния человека в процессе выполнения профессиональной деятельности.The problems of computer testing are the lack of accounting for possible random choice of answers, leading to unreliable assessments of student knowledge, and the lack of dosing of information load, which can lead to psychological stress in a situation of exam stress. The solution to the problem is possible if there is information about the level of attention aimed at performing the test. Under the level of attention is understood the degree of local activation of the central nervous system (CNS) caused by the implementation of specific activities. The level of attention can quickly, within one second, change from a state of high concentration of attention on an assignment to a state of distracted attention, therefore, an assessment of the level of concentration of attention should be carried out directly during the activity itself with a frequency of once every 1-5 seconds. Assessment of the level of attention is a special case of a more general task of assessing the psychophysiological state of a person in the process of performing professional activities.
Известен способ определения эмоциональной устойчивости оператора путем регистрации латентного периода (ЛП) принятия решения, отдельно для случаев успеха и неуспеха выполнения совокупности упорядоченных по сложности заданий, вычисления разности среднеарифметического этих значений, которая является показателем эмоциональной устойчивости оператора при принятии решения (SU 1779329, 5 МПК А61В 5/16, публ. 07.12.1992) /2/. Однако в практике проведения компьютерного тестирования заключение об успешности прохождения экзаменационных тестов должно предъявляться учащемуся только после окончания тестирования, и не требуется предъявление информации о правильности выполнения каждого задания и упорядочение заданий по сложности.A known method for determining the emotional stability of the operator by recording the latent period (PL) of decision making, separately for success and failure to complete the set of tasks ordered by complexity, calculating the difference of the arithmetic mean of these values, which is an indicator of the emotional stability of the operator when making a decision (
Известна система контроля функционального состояния человека-оператора при выполнении им обязанностей на стационарном автоматизированном рабочем месте (RU 2247530, 7 МПК А61В 5/0205, 5/04, публ. 2005.03.10) /3/, в которой реализован способ, заключающийся в следующих операциях. В кресло вмонтирован блок съема функциональных сигналов, содержащий измерительные преобразователи акустических колебаний, температуры, механического давления на опору и положения центра тяжести. Сигналы поступают на вход блока диагностирования функционального состояния. Оценка эффективности деятельности человека-оператора производится путем регистрации последовательности действий оператора, измерения скорости его реакций на раздражители и сопоставления фактических действий с оптимальной моделью деятельности оператора в конкретной ситуации. Оценка функционального состояния оператора производится по значениям эффективности деятельности оператора и его напряженности на основе закона Йоркеса-Додсона.A known system for monitoring the functional state of a human operator when performing duties at a stationary workstation (
Согласно известному способу оценивается общий уровень напряжения оператора, но не выделяется доля когнитивного напряжения, которая связана с активацией ЦНС при информационной нагрузке.According to the known method, the overall level of the operator’s voltage is estimated, but the share of cognitive stress, which is associated with the activation of the central nervous system during information load, is not allocated.
Известен способ оценки операторской деятельности по управлению объектом, при котором измеряют параметры сенсомоторной реакции (СМР) оператора на последовательно предъявляемый стимул и вычисляют нормированные значения параметров СМР на стимул (RU 2254050 С2, 7 МПК А61В 5/02, публ. 2005.06.20) /4/. Согласно известному способу предварительно измеряют на большой популяции людей время СМР на стимул, который является многоальтернативным, и вычисляют среднее значение времени реакции и его среднеквадратичное отклонение. Время СМР определяют как временную задержку между предъявлением информации на индикаторе и изменением состояния органа управления (кнопка, тумблер, рычаг). Способ не требует сложного оборудования и пригоден для оценки психофизиологического состояния человека при массовом тестировании, но измерение времени реакции оператора ограничено количеством стимулов, предъявляемых для выполнения операторской деятельности по управлению объектом, в частности воздушным судном. При отсутствии сенсомоторных реакций на стимул в рамках временного окна, которое выбирают в диапазоне от 2 до 5 минут, используют предыдущие нормированные значения времени реакции на стимул и их среднеквадратичного отклонения.There is a method of evaluating operator activity for managing an object, in which the parameters of the sensorimotor reaction (SMR) of the operator to the sequentially presented stimulus are measured and the normalized values of the SMR parameters for the stimulus are calculated (RU 2254050 C2, 7 MPK А61В 5/02, publ. 2005.06.20) / four/. According to the known method, the SMR time for a stimulus, which is multi-alternative, is preliminarily measured in a large population of people, and the average value of the reaction time and its standard deviation are calculated. SMR time is defined as the time delay between the presentation of information on the indicator and the change in the state of the control (button, toggle switch, lever). The method does not require sophisticated equipment and is suitable for assessing the psychophysiological state of a person during mass testing, but the measurement of the operator’s reaction time is limited by the number of incentives presented to carry out operator activities to control the object, in particular the aircraft. In the absence of sensorimotor reactions to the stimulus within the time window, which is selected in the range from 2 to 5 minutes, the previous normalized values of the reaction time to the stimulus and their standard deviation are used.
Однако уровень внимания при выполнении учебного задания может быстро изменяться в зависимости от сложности, следовательно, для оценки психофизиологического состояния по времени СМР необходимо использовать реакции на стимулы, предъявляемые одновременно с выполнением задания, а не предыдущие значения времени реакции на нерегулярные стимулы.However, the level of attention during the execution of the training task can quickly change depending on the complexity; therefore, to assess the psychophysiological state by time of SMR, it is necessary to use the reactions to the stimuli presented at the same time as the assignment, rather than the previous reaction times to irregular stimuli.
Наиболее близким по выполнению и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ оценки уровня активации ЦНС путем предъявления теста, определения времени СМР и сравнения полученных значений с аналогичным показателем в условно-оптимальном состоянии тестируемого (SU 1835261, 5 МПК А61В 5/16, публ. 23.08.93) /5/. С целью повышения точности регистрируют частотную характеристику распределения латентных периодов (ЛП) и уровень активации ЦНС определяют по изменению этого распределения. В частном случае выполнения способа в качестве показателя оценки ЦНС используют появление или исчезновение реакций в интервалах с более короткими или более длинными значениями ЛП. Согласно способу-прототипу тестируемому предъявляют последовательность зрительных сигналов, на которые он реагирует нажатием на кнопку. После завершения обследования вычисляют число реакций, которые в соответствии с величиной ЛП зрительно-моторной реакции находятся в 10-ти интервалах длительностью 0.1 с каждый. Полученное частотное распределение значений времени реакций (латентного периода) сопоставляют с эталонным частотным распределением. Об изменении уровня функционального состояния тестируемого судят по изменению модального интервала ЛП СМР, который соответствует максимальному значению полученного частотного распределения.The closest to the implementation and the achieved result to the claimed invention is a method for assessing the level of central nervous system activation by presenting a test, determining the time of construction and installation and comparing the obtained values with a similar indicator in the conditionally optimal state of the tested person (
Так как в процесс тестирования вовлечена зрительная система тестируемого, то для оценки уровня активации ЦНС во время учебной нагрузки, которая задается на дисплее компьютера, выполнение учебного задания будет прерываться, что приведет к снижению достоверности оценки из-за необходимости для учащегося смены вида деятельности. Смена вида деятельности заключается в переходе от деятельности по выполнению учебного задания к деятельности по выполнению теста с регистрацией СМР, которые могут различаться по уровню активации ЦНС.Since the test system involves the visual system of the test person, in order to assess the level of central nervous system activation during the training load, which is set on the computer display, the training task will be interrupted, which will reduce the reliability of the assessment due to the need for the student to change the type of activity. The change in the type of activity consists in the transition from activities to complete the training task to activities to complete the test with registration of construction and installation work, which may differ in the level of CNS activation.
Кроме того, в способе-прототипе выбор интервалов частотного распределения ЛП СМР производится по временным характеристикам с шагом 0.1 с, в то время как реальный диапазон значений ЛП СМР может умещаться не более чем в одном или двух интервалах частотного распределения с указанным шагом (Основы инженерной психологии. Учебник для техн. вузов. / Под ред. Б.Ф.Ломова. - М.: Высшая школа, 1986, с.98) /6/, что снижает достоверность известного способа при незначительных колебаниях уровня активации ЦНС, вызванных текущими изменениями внимания тестируемого при учебной нагрузке.In addition, in the prototype method, the selection of intervals of the frequency distribution of the medicinal product of SMR is performed according to the time characteristics with a step of 0.1 s, while the real range of the values of the medicinal product of SMR can fit in no more than one or two intervals of the frequency distribution with the specified step (Fundamentals of Engineering Psychology Textbook for technical universities / Edited by B.F. Lomov. - M .: Higher School, 1986, p. 98) / 6 /, which reduces the reliability of the known method with slight fluctuations in the level of central nervous system activation caused by current changes in attention tested n and a training load.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение достоверности оценки уровня активации ЦНС при компьютерном тестировании за счет регистрации частотного распределения латентного периода простой аудиомоторной реакции одновременно с выполнением учебного задания.The technical result of the present invention is to increase the reliability of assessing the level of central nervous system activation in computer testing by registering the frequency distribution of the latent period of a simple audiomotor reaction simultaneously with the training task.
Технический результат достигается тем, что в способе оценки уровня внимания учащегося при компьютерном тестировании, включающем определение времени сенсомоторной реакции на предъявляемый стимул и регистрацию частотной характеристики распределения латентных периодов сенсомоторной реакции, согласно изобретению учащемуся предъявляют последовательность одиночных звуковых стимулов во время выполнения учебной нагрузки, а регистрацию частотной характеристики распределения латентных периодов сенсомоторной реакции осуществляют в диапазонах 0,15-0,25 с - при концентрации внимания на звуковых стимулах, 0,25-1,0 с - при недостатке внимания к звуковым стимулам, и более 1 с - при пропуске звуковых стимулов, которые соответственно относятся к состоянию низкого, среднего и высокого когнитивного напряжения, вызванного учебной нагрузкой, затем определяют время пребывания тестируемого учащегося в этих состояниях как величину, пропорциональную частоте распределения латентных периодов сенсомоторной реакции в указанных временных диапазонах.The technical result is achieved by the fact that in the method of assessing the student’s attention level in computer testing, including determining the time of the sensorimotor reaction to the presented stimulus and recording the frequency response distribution of the latent periods of the sensorimotor reaction, according to the invention, the student is presented with a sequence of single sound stimuli during the training load, and registration the frequency response of the distribution of latent periods of the sensorimotor reaction is carried out in dia azones 0.15-0.25 s - with attention span on sound stimuli, 0.25-1.0 s - with a lack of attention to sound stimuli, and more than 1 s - when skipping sound stimuli, which respectively correspond to a low state, medium and high cognitive stress caused by the training load, then determine the time spent by the test student in these states as a value proportional to the frequency of distribution of latent periods of the sensorimotor reaction in the specified time ranges.
Другое отличие состоит в том, что последовательность одиночных звуковых стимулов предъявляют с межстимульным интервалом 1.6-2.4 с.Another difference is that a sequence of single sound stimuli is presented with an interstimulus interval of 1.6-2.4 s.
Повышение достоверности оценки уровня активации ЦНС учащегося достигается за счет предъявления задачи на выполнение СМР непосредственно в процессе выполнения учебного задания, предъявляемого на дисплее компьютера. В отличие от прототипа, в котором в выполнение СМР вовлечена зрительная система тестируемого, в заявляемом способе используется простая аудиомоторная реакция (ПАМР), выполнение которой осуществляется параллельно с выполнением учебного задания, что исключает прерывание выполнения учебного задания (смену деятельности) при оценке уровня активации ЦНС.Improving the reliability of assessing the level of activation of the central nervous system of a student is achieved by presenting a task for the construction and installation work directly in the process of completing the training task presented on the computer display. In contrast to the prototype, in which the test system's visual system is involved, the claimed method uses a simple audiomotor reaction (PAMR), which is carried out in parallel with the training task, which eliminates the interruption of the training task (activity change) when assessing the level of CNS activation .
Предъявление двух параллельных задач, учебной и тестирующей, требует от учащегося переключения внимания с одной задачи на другую, что приводит к увеличению времени ПАМР до 0.4-0.9 с по сравнению с фоновыми значениями (без параллельной задачи), которые попадают в диапазон 0.15-0.3 с, что свидетельствует о конкуренции за внимание учебной и тестирующей задач. Если ЛП между предъявлением текущего стимула и нажатием кнопки учащимся увеличивается до 2 секунд и более, то наступает предъявление следующего звукового стимула, что приводит к пропуску текущего стимула. Появление пропусков реакции на стимул указывает на существенное отвлечение внимания учащегося от выполнения ПАМР и значительную вовлеченность в выполнение параллельной учебной задачи. Чем больше внимания тестируемый концентрирует на решении учебного задания, тем больше ЛП ПАМР, и, наоборот, чем меньше учащийся сосредоточен на решении учебного задания, тем с большей скоростью он выполняет ПАМР.Presentation of two parallel tasks, training and testing, requires the student to switch attention from one task to another, which leads to an increase in PAMR time to 0.4-0.9 s compared to background values (without a parallel task), which fall in the range 0.15-0.3 s , which indicates competition for the attention of educational and testing tasks. If the LP between presenting the current stimulus and pressing the button for students increases to 2 seconds or more, then the next sound stimulus is presented, which leads to the passage of the current stimulus. The appearance of gaps in the response to the stimulus indicates a significant distraction of the student’s attention from PAMR and a significant involvement in the implementation of a parallel educational task. The more attention the test person concentrates on solving the educational task, the more PAMR drugs, and, conversely, the less the student is focused on the solution of the educational task, the more quickly he performs PAMR.
Диапазоны ЛП ПАМР, соответствующие низкому, среднему и высокому уровням внимания к учебной нагрузке, определены авторами на основании научных исследований вызванной активности коры головного мозга группы студентов в ответ на звуковые стимулы. Обнаружено, что при увеличении информационной нагрузки, которая вызывает снижение внимания к звуковым стимулам, происходит уменьшение амплитуды компонентов вызванного потенциала N100 и Р300, отражающих процессы непроизвольного и произвольного внимания. Указанная зависимость является неочевидной, что подтверждает изобретательский уровень заявляемого способа.The PAMR LP ranges corresponding to low, medium, and high levels of attention to the workload were determined by the authors on the basis of scientific studies of the induced activity of the cerebral cortex of a group of students in response to sound stimuli. It was found that with an increase in the information load, which causes a decrease in attention to sound stimuli, a decrease in the amplitude of the components of the evoked potential N100 and P300, reflecting the processes of involuntary and voluntary attention. The specified dependence is not obvious, which confirms the inventive step of the proposed method.
Способ оценки уровня внимания учащегося при компьютерном тестировании иллюстрируется следующими фигурами.A method of evaluating a student’s level of attention in computer testing is illustrated by the following figures.
На фиг.1 приведена схема последовательности операций проведения компьютерного тестирования.Figure 1 shows the sequence of operations of computer testing.
На фиг.2 приведена блок-схема алгоритма вычисления уровня когнитивного напряжения учащегося при выполнении учебного задания.Figure 2 shows a block diagram of an algorithm for calculating the level of cognitive tension of a student when performing a training task.
На фиг.3 приведен график зависимости ЛП ПАМР от времени предъявления звуковых стимулов при решении учащимся простого арифметического примера на умножение, где черные столбцы - значения ЛП ПАМР в зоне I - низкого когнитивного напряжения, серые столбцы - значения ЛП ПАМР в зоне II - среднего когнитивного напряжения, белые столбцы - значения ЛП ПАМР в зоне III - высокого когнитивного напряжения.Figure 3 shows a graph of the dependence of the PAMR drug on the time of presentation of sound stimuli when students solve a simple arithmetic example by multiplication, where the black bars are the values of the PAMR drug in zone I - low cognitive stress, the gray columns are the values of PAMR drug in zone II - medium cognitive stresses, white columns - values of the PAMR LP in zone III - high cognitive stress.
На фиг.4 приведена гистограмма распределения времени решения учащимся простого арифметического примера на умножение по уровням когнитивного напряжения (КН).Figure 4 shows a histogram of the distribution of time for students to solve a simple arithmetic example by multiplying by levels of cognitive stress (KN).
На фиг.5 приведен график зависимости ЛП ПАМР от времени предъявления звуковых стимулов при решении учащимся сложного арифметического примера на умножение, где черные столбцы - значения ЛП ПАМР в зоне I - низкого когнитивного напряжения, серые столбцы - значения ЛП ПАМР в зоне II - среднего когнитивного напряжения, белые столбцы - значения ЛП ПАМР в зоне III - высокого когнитивного напряжения.Figure 5 shows a graph of the dependence of the PAMR drug on the time of presentation of sound stimuli when students solve a complex arithmetic example by multiplication, where the black bars are the values of the PAMR drug in zone I - low cognitive stress, the gray columns are the values of PAMR drug in zone II - medium cognitive stresses, white columns - values of the PAMR LP in zone III - high cognitive stress.
На фиг.6 приведена гистограмма распределения времени решения учащимся сложного арифметического примера на умножение по уровням когнитивного напряжения (КН).Figure 6 shows a histogram of the distribution of time for students to solve a complex arithmetic example by multiplication by levels of cognitive stress (KN).
На фиг.7 приведена гистограмма распределения суммарного времени выполнения учащимся задания на решение шестидесяти арифметических примеров на умножение по уровням когнитивного напряжения (КН).Figure 7 shows a histogram of the distribution of the total time students complete tasks for solving sixty arithmetic examples by multiplying by levels of cognitive stress (KN).
На фиг.8 приведены графики усредненного времени, затраченного учащимися на решение шестидесяти арифметических примеров на умножение, где сплошная линия - время на выполнение задания одновременно с ПАМР, пунктирная линия - время на выполнение задания в контроле.Fig. 8 shows graphs of the average time spent by students on solving sixty arithmetic examples by multiplication, where the solid line is the time to complete the task simultaneously with PAMR, the dotted line is the time to complete the task in control.
На фиг.9 приведена гистограмма распределения ЛП ПАМР, где серые столбцы - распределение при одновременном выполнении учебного задания, белые столбцы - распределение в контроле.Figure 9 shows a histogram of the distribution of the PAMR drug, where the gray columns are the distribution while the training task is being performed, the white columns are the distribution in the control.
На фиг.10 приведены графики усредненных вызванных потенциалов, мкВ, зарегистрированных в ответ на звуковой стимул в 21 отведении на поверхности головы по системе 10-20, где темная линия - вызванный потенциал при одновременном выполнении учебного задания, светлая линия - вызванный потенциал в контроле.Figure 10 shows graphs of averaged evoked potentials, μV, recorded in response to a sound stimulus in 21 leads on the surface of the head according to the 10-20 system, where the dark line is the evoked potential while performing the training task, the light line is the evoked potential in the control.
При компьютерном тестировании с использованием заявляемого способа вначале проводится инструктаж учащегося о порядке действий для прохождения теста, затем одновременно предъявляются учебное задание и звуковая стимуляция, после окончания выполнения учебного задания производится оценка качества выполнения учебного задания и оценка уровня когнитивного напряжения и на основании полученных оценок осуществляется итоговая оценка эффективности выполнения задания (фиг.1).In computer testing using the proposed method, the student is first instructed on the procedure for taking the test, then the training task and sound stimulation are presented at the same time, after the completion of the training task, the quality of the training task is assessed and the level of cognitive stress is assessed, and based on the obtained assessments, the final assessment of the effectiveness of the assignment (figure 1).
Перед началом тестирования учащийся получает инструкцию и подтверждает готовность к выполнению учебного задания щелчком "мыши" или нажатием на кнопку "Enter".Before starting the test, the student receives instructions and confirms the readiness to complete the training task with a click of the mouse or by pressing the Enter button.
Компьютерное тестирование осуществляется с помощью любой известной системы /1, 7/, в которых оценка качества выполнения учебного задания проводится путем проверки совпадения номеров верного ответа и ответа, выбранного тестируемым.Computer testing is carried out using any known system / 1, 7 /, in which the assessment of the quality of the training task is carried out by checking the coincidence of the numbers of the correct answer and the answer chosen by the tested.
В процессе тестирования на экране предъявляют последовательность из N учебных заданий. При предъявлении учебного задания Uj учащийся выбирает вариант ответа, который он считает верным, и подтверждает свой выбор нажатием кнопки "Enter". Время окончания выполнения задания tUj определяют по нажатию на кнопку "Enter". Качество выполнения задания рассчитывают по правильности выбранного ответа и скорости решения задания.During testing, a sequence of N training tasks is presented on the screen. Upon presentation of the training task U j, the student selects the answer that he considers to be correct and confirms his choice by pressing the "Enter" button. The task completion time t Uj is determined by pressing the "Enter" button. The quality of the task is calculated according to the correctness of the selected answer and the speed of solving the task.
Одновременно с предъявлением учебных заданий через компьютерные динамики подают последовательность коротких звуковых стимулов отчетливо слышимой громкости. В ответ на предъявление звукового стимула Zi тестируемый должен как можно быстрее нажать на кнопку, определяемую инструкцией как кнопка "Звук". Величина межстимульного интервала задается случайным образом в диапазоне 1.6-2.4 с, чтобы воспрепятствовать угадыванию тестируемым момента предъявления следующего стимула, и в среднем составляет 2 с, что обеспечивает оптимальное соотношение частоты тестирования КН и интенсивности учебной нагрузки. После выполнения последнего учебного задания подачу звуковых стимулов прекращают.Simultaneously with the presentation of training assignments, a sequence of short sound stimuli with a clearly audible volume is delivered through computer speakers. In response to the presentation of a sound stimulus Z i, the test person should press the button as soon as possible, which is determined by the instruction as the "Sound" button. The size of the inter-stimulus interval is set randomly in the range of 1.6–2.4 s, in order to prevent the testers from guessing when the next stimulus was presented, and on average is 2 s, which ensures the optimal ratio of the frequency of testing the SC and the intensity of the training load. After the last training task, the supply of sound stimuli is stopped.
Моменты предъявления звуковых стимулов ti и моменты начала нажатия на кнопку "Звук" tRi сохраняют в памяти компьютера. ЛП ПАМР LPi определяют как разность момента начала нажатия на кнопку "Звук" и момента предъявления предыдущего звукового стимула (фиг.2).The moments of presentation of sound stimuli t i and the moments of the start of pressing the "Sound" button t Ri are stored in the computer memory. LP PAMR LP i is defined as the difference between the moment of the start of pressing the "Sound" button and the moment of presentation of the previous sound stimulus (figure 2).
Частотное распределение ЛП рассчитывают путем проверки полученных значений LPi на принадлежность k к одному из трех временных диапазонов: K1 - 0,15-0,25 с, K2 - 0,251-1,0 с и K3 - свыше 1 с. Если в ответ на текущий стимул не было произведено нажатия на кнопку и ЛП не может быть вычислен, то принимается, что реакция тестируемого на текущий стимул принадлежит к третьему диапазону (k∈K3), в который попадают значения самых медленных ПАМР. Массив значений ki сохраняют в памяти компьютера. В случае продолжения решения примера производится подача следующего звукового стимула по истечении интервала 1,6-2,4 с, в случае окончания выполнения учебного задания Uj вычисляют время пребывания в трех указанных состояниях. Каждому значению LPi соответствует 2-секундный интервал времени выполнения учебного задания. Поэтому количество значений, попавшее в указанные диапазоны, пропорционально времени пребывания учащегося в состоянии низкого, среднего и высокого КН соответственно. Время пребывания Tk в состояниях K1, K2, K3 рассчитывают по формуле:The frequency distribution of drugs is calculated by checking the obtained values of LP i for k belonging to one of three time ranges: K 1 - 0.15-0.25 s, K 2 - 0.251-1.0 s and K 3 - more than 1 s. If the button was not pressed in response to the current stimulus and the PL cannot be calculated, then it is assumed that the test person’s response to the current stimulus belongs to the third range (k∈K 3 ), which includes the values of the slowest PAMR. An array of k i values is stored in the computer memory. In the case of the continuation of the solution of the example, the next sound stimulus is supplied after the interval of 1.6-2.4 s has passed, in the case of completion of the training task U j, the time spent in these three states is calculated. Each LP i value corresponds to a 2-second time interval for the completion of the training task. Therefore, the number of values that fall into these ranges is proportional to the time the student stays in a state of low, medium and high SC, respectively. The residence time T k in the states K 1 , K 2 , K 3 is calculated by the formula:
Tk - время пребывания в состоянии Kn при n={1,2,3}, с,T k - time spent in the state K n when n = {1,2,3}, s,
Nk - количество значений ЛП, попавших в данный диапазон,N k - the number of drug values that fall in this range,
TISI - величина межстимульного интервала, с.T ISI - magnitude of the interstimulus interval, s.
Для наглядного отображения уровня КН на экране компьютера строят гистограмму, состоящую из трех столбцов, соответствующих времени пребывания учащегося в состоянии низкого, среднего и высокого КН (фиг.4, 6, 7).For a visual display of the level of SC on a computer screen, a histogram consisting of three columns corresponding to the time spent by the student in a state of low, medium and high SC is constructed (Figs. 4, 6, 7).
Предложенный способ был апробирован при выполнении компьютерного теста на умножение двухзначных чисел.The proposed method was tested when performing a computer test for the multiplication of two-digit numbers.
Пример 1. Вычисление частотного распределения времени решения простого арифметического примера по уровню КН.Example 1. Calculation of the frequency distribution of the time for solving a simple arithmetic example according to the level of SC.
На экране предъявлялось задание в виде неоконченного примераThe task was presented on the screen as an unfinished example
27·17=2717 =
Учащийся производил в уме требуемые мыслительные операции, затем сравнивал их с тремя предлагаемыми вариантами ответа 367, 475, 357 и подтверждал свой выбор нажатием на кнопку "Enter". Параллельно с выполнением учебного задания учащийся выполнял тест на ПАМР в ответ на щелчки громкостью 80 дБ. За время решения примера тестируемому было предъявлено 33 звуковых стимула, 5 из которых попали в диапазон K1, 14 - в диапазон K2 и 14 - в диапазон K3 (фиг.3). Полученная частота распределения ЛП ПАМР позволила заключить, что тестируемому для решения данного простого примера потребовалось в течение 28 с находиться в состоянии высокого КН, еще 28 с - в состоянии среднего КН, и еще 10 с он не был загружен решением задачи (фиг.4).The student carried out the required mental operations in his mind, then compared them with the three proposed answer options 367, 475, 357 and confirmed his choice by pressing the "Enter" button. In parallel with the completion of the training task, the student performed the PAMP test in response to clicks with a volume of 80 dB. During the solution of the example, the test person was presented with 33 sound stimuli, 5 of which fell in the range K 1 , 14 in the range K 2 and 14 in the range K 3 (Fig. 3). The obtained distribution frequency of the PAMR drug made it possible to conclude that the test person needed to be in a state of high VF for 28 s, for another 28 s - in a state of average VF, and for 10 more he was not loaded with a solution to the problem (Fig. 4) .
Пример 2. Вычисление распределения времени решения сложного арифметического примера по уровню КН.Example 2. Calculation of the time distribution of the solution of a complex arithmetic example according to the level of SC.
На экране предъявлялось задание в виде неоконченного примераThe task was presented on the screen as an unfinished example
78·14=7814 =
Учащийся производил в уме требуемые мыслительные операции, затем сравнивал их с тремя предлагаемыми вариантами ответа 1092, 1132, 992 и подтверждал свой выбор нажатием на кнопку "Enter". Параллельно с выполнением учебного задания учащийся выполнял тест на ПАМР в ответ на щелчки громкостью 80 дБ. За время решения примера тестируемому было предъявлено 79 звуковых стимулов, 3 из которых попали в диапазон K1, 54 - в диапазон K2 и 22 - в диапазон K3 (фиг.5). Полученная частота распределения ЛП ПАМР позволила заключить, что тестируемому для решения сложного примера потребовалось в течение 44 с находиться в состоянии высокого КН, 108 с - в состоянии среднего КН, и всего 6 с он мог быстро отвечать на звуковые стимулы (фиг.6).The student carried out the required mental operations in his mind, then compared them with the three proposed answer options 1092, 1132, 992 and confirmed his choice by pressing the "Enter" button. In parallel with the completion of the training task, the student performed the PAMP test in response to clicks with a volume of 80 dB. During the solution of the example, the test person was presented with 79 sound stimuli, 3 of which fell in the range of K 1 , 54 in the range of K 2 and 22 in the range of K 3 (Fig. 5). The obtained distribution frequency of the PAMR drugs allowed us to conclude that the test person needed to be in a high KH state for 44 s, to be in a medium KH state for 44 s, and he could quickly respond to sound stimuli for only 6 s (Fig.6).
Пример 3. Сравнение времени ПАМР и конфигурации вызванных потенциалов во время решения арифметических примеров и в контроле.Example 3. Comparison of PAMR time and configuration of evoked potentials during the solution of arithmetic examples and in control.
Группа учащихся выполняла тест из 60 заданий на умножение двухзначных чисел, подобных тем, что приведены в примерах 1 и 2, одновременно с выполнением ПАМР. Контрольные серии - только ПАМР и только решение примеров.A group of students performed a test of 60 tasks on the multiplication of two-digit numbers, similar to those shown in examples 1 and 2, simultaneously with the implementation of PAMR. Control series - only PAMR and only the solution of examples.
Усредненная гистограмма распределения времени пребывания учащихся в состояниях различного КН, построенная в соответствии с предложенным способом, позволяет заключить, что в среднем учащимся данной группы для прохождения данного теста из 60 заданий требуется около 1250 с находиться в состоянии высокого КН, около 2250 с - в состоянии среднего КН и около 100 с - в состоянии низкого КН (фиг.7). Усредненная гистограмма может использоваться для групповой оценки КН, которая, в свою очередь, может использоваться в качестве эталонной для задания норм для групп учащихся с различным уровнем подготовки.The averaged histogram of the distribution of the time spent by students in the states of different KN, constructed in accordance with the proposed method, allows us to conclude that on average, students in this group to complete this test of 60 tasks require about 1250 s to be in high KN, about 2250 s to average KH and about 100 s - in a state of low KH (Fig.7). The averaged histogram can be used for a group assessment of KN, which, in turn, can be used as a reference for setting standards for groups of students with different levels of training.
Среднее время решения различных арифметических примеров различается и служит показателем их сложности для учащихся. Если одни примеры для данной группы учащихся требуют для решения не более 20 с, то другие требуют в среднем 60 с и более (фиг.8). Результаты контрольной серии, в которой выполнялось только решение примеров без параллельного выполнения ПАМР, достоверно не отличались, что доказывает незначительное влияние задачи на ПАМР на общий уровень КН.The average time to solve various arithmetic examples differs and serves as an indicator of their complexity for students. If some examples for this group of students require no more than 20 seconds to solve, then others require an average of 60 seconds or more (Fig. 8). The results of the control series, in which only the solution of the examples was performed without parallel execution of PAMR, did not significantly differ, which proves the insignificant effect of the task on PAMR on the general level of SC.
Из суммарной гистограммы распределения ЛП ПАМР следует, что большинство значений ЛП ПАМР попадают в диапазон 0.25-0.8 с, в отличие от контроля, где половина значений попадает в диапазон 0.20-0.23 с (фиг.9). Причиной этого является необходимость переключения внимания с задачи на выполнение ПАМР на основную задачу на умножение двухзначных чисел. Для проверки влияния интенсивности учебной нагрузки на конфигурацию вызванных потенциалов во время выполнения основной и контрольной серий теста проводилась стандартная монополярная регистрация ЭЭГ в 21 отведении по системе 10-20. Суммарные слуховые вызванные потенциалы получали путем усреднения отрезков ЭЭГ длительностью 1 с, начинающихся за 0.1 с до стимула и заканчивающихся через 0.9 с после стимула (фиг.10). Максимальная амплитуда слуховых вызванных потенциалов регистрировалась в центральных и лобных отведениях. Снижение внимания на звуковые стимулы подтверждается снижением компонентов N100 и Р300 по сравнению с контролем (фиг.10).From the total histogram of the distribution of the PAMR drug, it follows that most PAMR drug values fall in the range of 0.25-0.8 s, in contrast to the control, where half the values fall in the range of 0.20-0.23 s (Fig. 9). The reason for this is the need to shift attention from the task to performing PAMR to the main task by multiplying two-digit numbers. To check the effect of the intensity of the training load on the configuration of evoked potentials during the execution of the main and control series of the test, standard monopolar registration of EEG in 21 leads was carried out according to the 10-20 system. The total auditory evoked potentials were obtained by averaging 1-s EEG segments starting at 0.1 s before the stimulus and ending at 0.9 s after the stimulus (Fig. 10). The maximum amplitude of auditory evoked potentials was recorded in the central and frontal leads. The decrease in attention to sound stimuli is confirmed by a decrease in the N100 and P300 components compared to the control (Fig. 10).
Таким образом, переключение внимания, которое требуется для одновременного выполнения учебной и тестирующей задач, оказывает значительное влияние на эффективность выполнения более простой тестирующей задачи на ПАМР и практически не оказывает влияния на эффективность выполнения более сложной учебной задачи на умножение двухзначных чисел. Следовательно, добавление тестирующей задачи в процедуру проведения экзамена несущественно влияет на объективность отражения знаний учащегося в экзаменационной оценке.Thus, switching attention, which is required for the simultaneous implementation of the training and testing tasks, has a significant impact on the efficiency of performing a simpler testing task on PAMR and practically does not affect the efficiency of completing a more complex educational task on multiplying two-digit numbers. Therefore, adding a test task to the exam procedure does not significantly affect the objectivity of reflecting student knowledge in the exam assessment.
Из сопоставления результатов примеров 1 и 2 следует, что для выполнения более сложных учебных заданий требуется большее суммарное время нахождения в состояниях высокого и среднего КН, и, следовательно, способ позволяет отслеживать динамику уровня активации ЦНС, вызванную изменениями сложности учебных заданий, и тем самым повысить достоверность оценки уровня внимания при его текущих изменениях.From a comparison of the results of examples 1 and 2, it follows that to complete more complex training tasks, a longer total time spent in high and medium CN states is required, and therefore, the method allows you to track the dynamics of the central nervous system activation level caused by changes in the complexity of educational tasks, and thereby increase the reliability of assessing the level of attention with its current changes.
Использование настоящего способа при массовом компьютерном тестировании учащихся позволит решить проблемы учета случайного выбора ответов и дозирования учебной нагрузки. Низкий уровень активации ЦНС при быстром решении учебных заданий свидетельствует о попытке учащегося угадать ответ. Если при этом все ответы правильны, то это свидетельствует о том, что учащийся знает ответы заранее. Известные возрастные нормативы непрерывной учебной нагрузки ориентированы на среднестатистического учащегося. При этом высокомотивированные учащиеся, пребывающие в состоянии высокого напряжения, могут достигнуть состояния стресса раньше нормативного срока, и, наоборот, для низкомотивированных учащихся, выполняющих задание с низкой скоростью, может потребоваться дополнительное время без ущерба для их психофизиологического здоровья. Дозирование непрерывной учебной нагрузки позволит исключить психологический стресс у учащегося в ситуации экзаменационного напряжения.Using the present method for mass computer testing of students will solve the problems of accounting for a random choice of answers and dosing the workload. A low level of central nervous system activation with the quick solution of educational tasks indicates a student's attempt to guess the answer. If all the answers are correct, then this indicates that the student knows the answers in advance. The well-known age standards of continuous study load are focused on the average student. At the same time, highly motivated students who are in a state of high tension can reach a state of stress earlier than the standard period, and, conversely, for low-motivated students who perform tasks at a low speed, additional time may be required without compromising their psychophysiological health. Dosing a continuous training load will eliminate the psychological stress of the student in the situation of examination stress.
Источники информацииInformation sources
1. Центр тестирования Министерства образования РФ. Тренировочное тестирование для подготовки к ЕГЭ, http://testonline.rustest.ru/1. Testing Center of the Ministry of Education of the Russian Federation. Training testing to prepare for the exam, http://testonline.rustest.ru/
2. SU 1779329, 5 МПК А61В 5/16, публ. 07.12.1992.2.
3. RU 2247530, 7 МПК А61В 5/0205, 5/04, публ. 2005.03.10.3.
4. RU 2254050 С2, 7 МПК А61В 5/02, публ. 2005.06.20.4. RU 2254050 C2, 7
5. SU 1835261, 5 МПК А61В 5/16, публ. 23.08.1993 - прототип.5.
6. Основы инженерной психологии. Учеб. для техн. вузов / Под ред. Б.Ф.Ломова. - 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Высш. шк., 1986, 448 с.6. Fundamentals of engineering psychology. Textbook for tech. Universities / Ed. B.F. Lomova. - 2nd ed., Ext. and reslave. - M .: Higher. school., 1986, 448 p.
7. А.И.Башмаков, И.А.Башмаков. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 2003 г.7. A.I. Bashmakov, I.A. Bashmakov. Development of computer textbooks and training systems. M .: Information and publishing house "Filin", 2003
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007112370/14A RU2341183C1 (en) | 2007-04-03 | 2007-04-03 | Method of estimation of level of attention of pupil at computer testing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007112370/14A RU2341183C1 (en) | 2007-04-03 | 2007-04-03 | Method of estimation of level of attention of pupil at computer testing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2341183C1 true RU2341183C1 (en) | 2008-12-20 |
Family
ID=40375043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007112370/14A RU2341183C1 (en) | 2007-04-03 | 2007-04-03 | Method of estimation of level of attention of pupil at computer testing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2341183C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2477621C1 (en) * | 2011-06-30 | 2013-03-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Method for determining degree of driver's individual dependence on environmental geophysical effect |
| RU2565372C2 (en) * | 2011-11-29 | 2015-10-20 | Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Иркутский Государственный Медицинский Университет" Министерства Здравоохранения Российской Федерации (Гбоу Впо Игму Минздрава России) | Method of determining functional state of brain |
-
2007
- 2007-04-03 RU RU2007112370/14A patent/RU2341183C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТАРАКАНОВ П.В., АРОНОВ И.Б. Релаксация и колебание уровня внимания у подростков при предъявлении акустических сигналов - в кн.: Возрастные особенности физиологических систем детей и подростков. - М., 2000, с.280-281. COURTNEY J.C. et al. Age related effects in children taking the computerized assessment of response bias. Child Neuropsychol. 2003, Jun; 9(2): 109-116. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2477621C1 (en) * | 2011-06-30 | 2013-03-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Method for determining degree of driver's individual dependence on environmental geophysical effect |
| RU2565372C2 (en) * | 2011-11-29 | 2015-10-20 | Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Иркутский Государственный Медицинский Университет" Министерства Здравоохранения Российской Федерации (Гбоу Впо Игму Минздрава России) | Method of determining functional state of brain |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wolery et al. | Comparative designs | |
| Minkley et al. | Analyzing relationships between causal and assessment factors of cognitive load: associations between objective and subjective measures of cognitive load, stress, interest, and self-concept | |
| Purser et al. | Standardised and experimental psychological tasks: issues and solutions for research with children | |
| Scrimin et al. | Dynamic psychophysiological correlates of a learning from text episode in relation to reading goals | |
| Belousova et al. | Psychophysiological predictors of preservation of students' health under examination stress | |
| Nurlela et al. | Relaxation Technique within Group Counseling to Reduce Student's Anxiety on Facing Exam | |
| Pekrun | Mind and body in students' and teachers' engagement: New evidence, challenges, and guidelines for future research | |
| Verrico et al. | Acquisition and baseline performance of working memory tasks by adolescent rhesus monkeys | |
| RU2341183C1 (en) | Method of estimation of level of attention of pupil at computer testing | |
| RU2722453C1 (en) | Diagnostic method of a person's psychophysical state | |
| Gieseler et al. | A preregistered test of competing theories to explain ego depletion effects using psychophysiological indicators of mental effort. | |
| RU2701399C1 (en) | Method for assessment of cognitive functions of school-aged children in population studies | |
| Kallio et al. | Seeing blue as red: a hypnotic suggestion can alter visual awareness of colors | |
| Smit et al. | Long-term improvements in executive functions after frontal-midline theta neurofeedback in a (sub) clinical group | |
| Potter et al. | Establishing a link between electrodermal activity and classroom engagement | |
| Piazzalunga et al. | Co-design of a points-based reward system to boost motivation in children and improve adherence to learning serious games | |
| Snir Melamed et al. | Online awareness among adolescents with acquired brain injury: Preliminary findings following performance of motor, cognitive and functional tasks | |
| Ebisuzaki et al. | No Change in executive function or stress hormones following a bout of moderate treadmill exercise in preadolescent children | |
| Gross | Action versus state orientation moderates the relation between executive function task performance and resting heart rate variability | |
| Nugawela et al. | Therapy tool for adolescents with ADHD | |
| Stolte | (In) attention for creativity: Unraveling the neural and cognitive aspects of (mathematical) creativity in children | |
| Parsons et al. | Of Virtual Reality Measures for Assessment of Executive Function | |
| Plaksenkova et al. | Optimization of gifted and talented students’ activity: Cognitive and organizational view | |
| Fauziah et al. | Drum rhythm therapy: An intervention to stimulate the cognitive abilities of children with Autism Spectrum Disorder (ASD) | |
| Jensen et al. | Investigating the validity of muscle response testing: Blinding the patient using subliminal visual stimuli |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120404 |