RU2416123C1 - Teaching method - Google Patents
Teaching method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2416123C1 RU2416123C1 RU2010117008/12A RU2010117008A RU2416123C1 RU 2416123 C1 RU2416123 C1 RU 2416123C1 RU 2010117008/12 A RU2010117008/12 A RU 2010117008/12A RU 2010117008 A RU2010117008 A RU 2010117008A RU 2416123 C1 RU2416123 C1 RU 2416123C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- student
- parameters
- eye movement
- eye
- parametres
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Eye Examination Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к современным обучающим системам и предназначено для организации индивидуального рабочего места обучающегося на основе использования информационных технологий.The invention relates to modern teaching systems and is intended to organize an individual workplace of a student based on the use of information technology.
Известен способ обучения, в котором информацию на листе располагают определенным образом, так что читающий ее вынужден совершать глазами движения, интенсифицирующие его мозговую деятельность и, тем самым, способствующие усвоению учебного материала (см. патент США №2005118558, G09B 5/02, 02.06.2005 г.).There is a learning method in which the information on the sheet is arranged in a certain way, so that the reader is forced to make movements with his eyes that intensify his brain activity and, thereby, facilitate the assimilation of educational material (see US Patent No. 2005118558, G09B 5/02, 02.06. 2005).
Недостатком данного способа является отсутствие обратной связи, отсутствие контроля за состоянием обучаемого. В результате возможно снижение внимания при утомлении.The disadvantage of this method is the lack of feedback, the lack of control over the state of the student. As a result, a decrease in attention with fatigue is possible.
Известен также способ обучения, включающий вывод учебной информации на два экрана, контроль правильности и полноты усвоения учебного материала, контроль времени работы учащегося и включение релаксационных пауз через фиксированные промежутки времени (см. патент РФ №2227327, G09B 5/06, 12.02.2003 г.).There is also a known method of training, including the output of educational information on two screens, the control of the correctness and completeness of the assimilation of educational material, the control of the student’s work time and the inclusion of relaxation pauses at fixed intervals (see RF patent No. 2227327, G09B 5/06, 02/12/2003 .).
Недостатком способа является отсутствие непосредственного контроля степени утомления обучаемого (полнота усвоения контролируется по полноте записей косвенно), в результате чего часть периода между релаксационными паузами может использоваться неэффективно или наоборот, паузы могут наступать слишком часто, что также снижает эффективность способа.The disadvantage of this method is the lack of direct control of the degree of fatigue of the student (the completeness of assimilation is controlled by the completeness of the records indirectly), as a result of which the part of the period between relaxation pauses can be used inefficiently, or vice versa, pauses can occur too often, which also reduces the effectiveness of the method.
Наиболее близким к предложенному является способ обучения, включающий стимулирование подсознания и тестирование студента с целью контроля его состояния и усвоения учебного материала в процессе обучения, а также корректировку этого процесса в зависимости от определенных по результатам тестирования индивидуальных особенностей (см. патент Великобритании №1492085, G09B 7/00, 1977 г.).Closest to the proposed one is a learning method, including stimulating the subconscious mind and testing the student to monitor his condition and mastering the learning material in the learning process, as well as adjusting this process depending on individual characteristics determined by the test results (see UK patent No. 1492085, G09B 7/00, 1977).
Недостатком способа является сложность контроля состояния студента путем тестирования и сравнения его биометрических показателей с нормой, а также недостаточная эффективность способа ввиду отсутствия связи между периодичностью отдыха и предлагаемой программой, программой и текущим, мгновенным состоянием студента.The disadvantage of this method is the difficulty of monitoring the state of the student by testing and comparing his biometric indicators with the norm, as well as the lack of effectiveness of the method due to the lack of connection between the frequency of rest and the proposed program, program and current, instant state of the student.
Техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является повышение эффективности обучения за счет более полного учета индивидуальных особенностей учащегося, постоянного контроля за его состоянием, интенсивностью усвоения материала.The technical result expected from the use of the invention is to increase the effectiveness of training due to more complete consideration of the individual characteristics of the student, constant monitoring of his condition, the intensity of assimilation of the material.
Указанный результат достигается тем, что в известном способе обучения, включающем контроль усвоения учащимся учебного материала в процессе обучения, а также корректировку этого процесса в зависимости от определенных по результатам контроля индивидуальных особенностей, контроль осуществляют непрерывно, путем сравнения параметров движения глаз учащегося с нормальными параметрами, а при отклонении параметров движения глаз учащегося от нормы производят смену учебного материала или вводят релаксационную паузу, окончание которой фиксируют по восстановлению нормальных параметров движения глаз учащегося.The specified result is achieved by the fact that in the known method of teaching, which includes monitoring the learning of the student’s learning material in the learning process, as well as adjusting this process depending on the individual characteristics determined by the control results, the monitoring is carried out continuously by comparing the student’s eye movement parameters with normal parameters, and when the student’s eye movement parameters deviate from the norm, the teaching material is changed or a relaxation pause is introduced, the end of which is fixed cosiness to restore normal parameters of the student’s eye movement.
При этом, в случае отклонения параметров движения глаз учащегося от нормы, сначала производят смену учебного материала, а затем, после повторного отклонения, вводят релаксационную паузу.In this case, in case of deviation of the parameters of the student’s eye movement from the norm, first the teaching material is changed, and then, after a second deviation, a relaxation pause is introduced.
Кроме того, наряду с параметрами движения глаз учащегося, контролируемыми сознанием, контролируют неосознанные микродвижения глаз.In addition, along with the parameters of the student’s eye movement controlled by consciousness, unconscious eye micro-movements are controlled.
На фиг.1 показано устройство для реализации предлагаемого способа, на фиг.2 изображена диаграмма движения глаз учащегося в процессе обучения.Figure 1 shows a device for implementing the proposed method, figure 2 shows a diagram of the eye movement of a student in the learning process.
На фиг.1 обозначено: 1 - монитор, на который выводится учебная информация, 2 - ультразвуковой излучатель, 3 - приемник ультразвукового сигнала, 4 - преобразователь ультразвукового сигнала, 5 - анализатор состояния учащегося, 6 - системный блок персонального компьютера с соответствующим программным обеспечением.Figure 1 indicates: 1 - a monitor on which educational information is displayed, 2 - an ultrasonic emitter, 3 - an ultrasonic signal receiver, 4 - an ultrasonic signal transducer, 5 - a student’s state analyzer, 6 - a personal computer system unit with appropriate software.
Способ осуществляют следующим образом. Предполагается, что в блоке 6 имеется некоторый набор учебных программ, различающихся, например, по тематике и сложности, и программ игровых или просто предназначенных для релаксации. Одна из них, например, урок английского языка, выводится на монитор. В тот же момент начинается контроль информации о движении глаз учащегося. Он может осуществляться любым известным способом: окулографически, с применением видеокамеры или так, как это показано на фиг.1. В этом случае ультразвуковой излучатель 2 может быть закреплен на очках учащегося, на мониторе 1, на отдельной стойке. Сигнал с выхода приемника 3 пропорционален скорости перемещения зрачка учащегося. В преобразователе 4 он интегрируется, фильтруется полосовыми фильтрами, кодируется и цифровая информация о параметрах движения глазного яблока учащегося, например, как это показано на фиг.2, о сознательном движении глаз по строкам текста (кривая А) с частотой в доли Гц, о непроизвольных микросаккадах (В) с частотой 10-100 Гц и о треморе (С) с частотой 80-800 Гц подается на вход анализатора 5. Последний в момент D (фиг.2) фиксирует, что характер движений глазного яблока учащегося изменился, отклонившись от нормы, определенной заранее для данного учащегося: он перестал читать текст (кривая А) или неосознанные движения (кривые В, С) свидетельствуют об усталости. В этом случае анализатор 5 подает сигнал на процессор блока 6, который меняет тему урока (например, английский язык на математику) или делает игровую паузу. Если в момент Е анализатор 5 фиксирует, что учащийся вновь готов усваивать материал с прежней интенсивностью, потому что параметры движения глаз учащегося вернулись к нормальным (вновь достигли заданного порогового уровня или вошли в требуемую зону), занятия продолжаются.The method is as follows. It is assumed that in
Наиболее простым способом распознавания момента появления признаков усталости является предварительная фиксация уставок в анализаторе 5, соответствующих снижению внимания и концентрации данного студента, определенных другими известными методами, например тестированием. После того, когда таким образом установлена связь между состоянием учащегося и характером сознательных и/или неосознанных движений глаз последнего, процесс обучения может быть спланирован и реализован аппаратно в анализаторе 5 и блоке 6 таким образом, чтобы при появлении первых признаков усталости происходила смена учебного материала или релаксационная пауза, а при восстановлении внимания занятия сразу же продолжались.The easiest way to recognize the moment of signs of fatigue is to pre-fix the settings in the
Целесообразно также учитывать бинокулярный эффект и синхронность движений правого и левого глаза учащегося: степень рассогласования является дополнительным индивидуальным источником информации об усталости.It is also advisable to take into account the binocular effect and the synchronism of movements of the right and left eyes of the student: the degree of mismatch is an additional individual source of information about fatigue.
Движения и микродвижения глаза чрезвычайно важны для зрительной функции. Это отмечал еще И.М.Сеченов, предполагая, что при управлении глазом возникает особое «мышечное чувство», являющееся неотъемлемой частью зрительного восприятия.Eye movements and micro-movements are extremely important for visual function. This was noted by I.M.Sechenov, suggesting that when controlling the eye there is a special “muscle feeling”, which is an integral part of visual perception.
Безусловно, попадание фрагмента картинки в центральную зону поля зрения с наилучшим угловым разрешением и возможностью передачи максимума первичной информации в зрительную кору мозга - важно. Но не менее важно перемещение этого и других фрагментов (с помощью микросаккад и саккад) в другие области сетчатки и обработка там свойственными им наборами алгоритмов. Так и происходит настройка зрительной системы на наиболее точное восприятие образа - по выявленным ключевым элементам изображения и построенной (и далее подстраиваемой по командам мозга) стратегии саккад, микросаккад и т.п.Of course, getting a fragment of the picture into the central zone of the field of view with the best angular resolution and the ability to transmit the maximum of primary information to the visual cortex is important. But no less important is the movement of this and other fragments (using micro saccades and saccades) to other areas of the retina and processing there by their own sets of algorithms. This is how the visual system is tuned to the most accurate image perception - based on the identified key image elements and the built (and then adjusted according to the brain's commands) saccade, micro saccade strategy, etc.
Таким образом, совокупность микродвижений глаза при рассмотрении определенного тест-объекта отражает «алгоритмическую» топологию сетчатки индивида (определяющуюся как распределением участков, специализированных аппаратно, так и за счет доминант успешных алгоритмов предыдущего опыта).Thus, the totality of eye micromotion when considering a specific test object reflects the “algorithmic” topology of an individual’s retina (determined both by the distribution of areas specialized in hardware and by the dominants of successful algorithms from previous experience).
Об этом свидетельствуют высокая идентичность для индивида совокупности микродвижений при нескольких предъявлениях одного и того же объекта - вплоть до момента, когда его образ закрепится в памяти и начнется экономия движений глаза при распознавании (например, краткое сканирование только ключевых элементов картинки с быстрым и экономным перескакиванием между ними, в частности, лицо, как объект, а также любой предмет «с двумя глазами», напоминающий «мордочку», всегда сначала идентифицируется как лицо и изучается соответствующим этому способом, и только после получения отрицательного результата тип рассмотрения меняется), смена характера микродвижений при изменении физических условий рассмотрения одного и того же объекта (например, увеличение амплитуды саккад при снижении освещенности для вовлечения периферического зрения и дублирования образов в областях «ночной» алгоритмики сетчатки - прежде всего для облегчения перехода через границу освещенности), необходимость постановки экспериментов на текст-объектах регулярной структуры, в том числе с элементами движения для выявления по совокупности микродвижений глаз алгоритмической топологии сетчатки и ее перестройки при смене тест-объекта, в том числе - выявление гармонических сочетаний и предпочтений как резонансных эффектов (или эффектов совпадения с топологией с учетом диапазона наиболее экономичной для нее подстройки под объект), а также феномен зрительных иллюзий с движением и без.This is evidenced by the high identity for the individual of the set of micromovements with several presentations of the same object - up to the moment when his image is fixed in memory and the eye movements begin to be recognized during recognition (for example, a brief scan of only key picture elements with a quick and economical jump between by them, in particular, a face as an object, as well as any object with two eyes resembling a “muzzle”, is always first identified as a face and is studied corresponding to this Of course, and only after receiving a negative result does the type of examination change), a change in the nature of micromotion when physical conditions of the examination of one and the same object change (for example, an increase in saccade amplitude with a decrease in illumination to involve peripheral vision and duplicate images in areas of the “night” retinal algorithm - first of all, to facilitate the transition across the border of illumination), the need for experiments on text objects of a regular structure, including with elements of motion d I identify, based on the totality of eye micromotion, the algorithmic topology of the retina and its rearrangement when changing the test object, including the identification of harmonic combinations and preferences as resonance effects (or effects of coincidence with the topology, taking into account the range of the most economical adjustment for it for the object), and the phenomenon of visual illusions with and without movement.
Из вышесказанного следует, что движение составляет неотъемлемую часть феномена зрения. Согласно нашей концепции, глаз при разглядывании предмета «ощупывает» его образ, спроецированный хрусталиком на сетчатку, но не просто центральной ее ямкой (фовеа) для максимального углового и цветового разрешения ключевых элементов картинки, как принято считать, а самыми разными специализированными алгоритмически участками (микрофрагментами) сетчатки, находя характерные и удобные для кодирования (данным микрофрагментом) элементы изображения. При этом в сетчатке такие специализированные зоны (фактически - наборы фильтров для обработки изображений) распределены во множестве, создавая сложный «узор» (возможно, перестраиваемый), и большую роль в феномене перцепции играют именно микродвижения глаза, «прикладывающие» каждый элемент изображения к целому набору таких функциональных зон (в поиске характерного отклика/совпадения), и так итерационно, многократно повторяя этот процесс для элемента изображения в разных зонах сетчатки, уточняя образ и насыщая его (закодированными) деталями. Так с нашей точки зрения и происходит настройка зрительной системы на наиболее точное восприятие образа - по первоначально выявленным ключевым элементам изображения (его типу) выбирается и далее корректируется по командам мозга стратегия саккад, микросаккад и т.п.From the foregoing, it follows that movement is an integral part of the phenomenon of vision. According to our concept, when looking at an object, the eye “feels” its image projected by the lens on the retina, but not just its central fossa (fovea) for maximum angular and color resolution of the key elements of the picture, as is commonly believed, but with a variety of specialized algorithmically (microfragments) ) retinas, finding characteristic and convenient for coding (given microfragment) image elements. Moreover, in the retina, such specialized zones (in fact, filter sets for image processing) are distributed in a multitude, creating a complex “pattern” (possibly tunable), and it is micromotion of the eye that “attaches” each image element to the whole, plays a large role in the perception phenomenon a set of such functional zones (in search of a characteristic response / coincidence), and so iteratively, repeatedly repeating this process for an image element in different areas of the retina, refining the image and saturating it with (encoded) detail E. So, from our point of view, the visual system is tuned to the most accurate image perception - according to the initially identified key image elements (its type), the strategy of saccades, micro-saccades, etc. is selected and further adjusted according to the brain's commands.
В соответствии с вышеизложенным нами предложена иерархическая модель зрения, где микродвижения глаза используются на различных этапах обработки изображения, а именно:In accordance with the foregoing, we proposed a hierarchical model of vision, where eye micro-movements are used at various stages of image processing, namely:
- саккады - для переноса «центральных» (расположенных в окрестностях точки фиксации зрения) элементов изображения из фовеа в область кольцевого и периферического зрения и, наоборот, для обработки фрагментов картинки в разных зонах сетчатки, в том числе в областях «ночных» алгоритмов и в зоне фовеолы с отличающимся фокусом;- saccades - for transferring “central” (located in the vicinity of the fixation point) image elements from the fovea to the region of circular and peripheral vision and, conversely, for processing fragments of the image in different areas of the retina, including in the areas of “night-time” algorithms and foveola zone with a different focus;
- микросаккады - для автоматического переброса элементов изображения между сенсорами и участками нейронной сети как внутри и в окрестностях фовеа, так и для других зон сетчатки - в окрестностях этих зон обработки для возможности применения различных ее типов, а кроме того, для контроля точности аккомодации: за счет расфокусировки при перемещении фрагмента между зонами с разным фокусом;- microaccades - for the automatic transfer of image elements between sensors and parts of the neural network both inside and around the fovea, and for other areas of the retina - in the vicinity of these processing zones for the possibility of using its various types, and also to control the accuracy of accommodation: defocus counting when moving a fragment between areas with different focus;
- тремор (а также низкочастотная, дрейфовая составляющая движения) - также для переброса «центральных» фрагментов картинки внутри участков фовеолы с разной алгоритмикой обработки (а остальных фрагментов изображения - соответственно внутри окрестности зон их точки проецирования); другими словами, тремор - это микро-микросаккады и управление им, видимо, происходит из того же центра, а дрейф и высокочастотное движение - своего рода комбинация медленного и быстрого режимов «сканирования» глаза;- tremor (as well as the low-frequency, drift component of the movement) - also for transferring the “central” fragments of the image inside the foveola sections with different processing algorithms (and the remaining fragments of the image inside the neighborhood of the zones of their projection points, respectively); in other words, tremor is micro-micro-saccades and its control, apparently, comes from the same center, and drift and high-frequency movement are a kind of combination of slow and fast eye scan modes;
- микротремор (условно определяем как тремор минимальной амплитуды, независимой от когнитивных процессов) - для «межпиксельной» обработки: уточнения центров дифракционных картинок (в т.ч. цветных) точечных элементов изображения, контуров и границ, а также для обеспечения работы фотосенсоров без насыщения; микротремор, в частности, - основа работы периферического зрения.- microtremor (conditionally defined as a tremor of minimum amplitude independent of cognitive processes) - for “inter-pixel” processing: refinement of the centers of diffraction patterns (including color) of pixel image elements, contours and borders, as well as to ensure the operation of photosensors without saturation ; microtremor, in particular, is the basis of peripheral vision.
Таким образом, совокупность микродвижений глаза при рассмотрении объекта совсем не хаотична, а отражает текущий аккомодационный профиль (фигуру, показывающую зависимость оптимальной зоны фокусировки от угла при данной аккомодации) и «алгоритмическую» специфику топологии сетчатки в ее текущем состоянии с учетом возможностей адаптации под тип объекта или задачу (обнаружения, распознавания и т.п.).Thus, the set of micromotion of the eye when examining an object is not at all chaotic, but reflects the current accommodation profile (a figure showing the dependence of the optimal focusing area on the angle for a given accommodation) and the “algorithmic” specificity of the retina topology in its current state, taking into account the possibilities of adaptation to the type of object or task (detection, recognition, etc.).
Далее в иерархии идут уже осознанные движения глаза, определяемые когнитивным процессом. При этом мозг содержит полную модель сетчатки, верифицируя поступающую информацию, управляя низкочастотными режимами кинематики глаза и назначая высокочастотные автоматические режимы - в соответствии с характеристиками объекта, текущими потребностями организации панорамного зрения и идущей работой над образами (со всей своей обширной памятью и творческим подходом к достраиванию изображений!). Как следствие, приходим к динамическому характеру синтетической картинки с обновлением фрагментов по запросу. На понимание вышеописанных фактов и опирается предлагаемый способ обучения. Ввиду краткости изложения мы не касаемся здесь вопросов цветового зрения, а также задач стереоскопии и бинокулярности.Further in the hierarchy are already conscious eye movements determined by the cognitive process. At the same time, the brain contains a complete model of the retina, verifying the incoming information, controlling the low-frequency kinematics of the eye and assigning high-frequency automatic modes - in accordance with the characteristics of the object, the current needs of the organization of panoramic vision and ongoing work on images (with all its extensive memory and a creative approach to building images!). As a result, we come to the dynamic nature of the synthetic picture with updating fragments on request. The proposed method of training is based on an understanding of the above facts. Due to the brevity of the presentation, we do not touch here on the issues of color vision, as well as the tasks of stereoscopy and binocularity.
В результате использования предлагаемого способа и методик на его основе занятия проходят с каждым учащимся в наиболее благоприятном индивидуальном режиме и с максимальной эффективностью. Это подтверждается имеющимися данными о зависимости микродвижений глаз от интенсивности мозговой деятельности.As a result of using the proposed method and methods based on it, classes are held with each student in the most favorable individual mode and with maximum efficiency. This is confirmed by the available data on the dependence of eye micromotion on the intensity of brain activity.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010117008/12A RU2416123C1 (en) | 2010-04-29 | 2010-04-29 | Teaching method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010117008/12A RU2416123C1 (en) | 2010-04-29 | 2010-04-29 | Teaching method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2416123C1 true RU2416123C1 (en) | 2011-04-10 |
Family
ID=44052232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010117008/12A RU2416123C1 (en) | 2010-04-29 | 2010-04-29 | Teaching method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2416123C1 (en) |
-
2010
- 2010-04-29 RU RU2010117008/12A patent/RU2416123C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DK2506754T3 (en) | APPARATUS AND PROCEDURE FOR ESTABLISHMENT AND / OR IMPROVEMENT OF BINOCULAR VISION | |
US20090109398A1 (en) | Apparatus for Improving Visual Perception | |
WO2009106510A1 (en) | Evaluation and improvement of dynamic visual perception. | |
CN107307981B (en) | Control method of head-mounted display device | |
Draper | The adaptive effects of virtual interfaces: vestibulo-ocular reflex and simulator sickness | |
KR20190140864A (en) | Method and apparatus for determining concentration level of user | |
Gyr et al. | Motor-sensory feedback and geometry of visual space: An attempted replication | |
Turvey | The thesis of the efference-mediation of vision cannot be rationalized | |
AU2017209213A1 (en) | Systems and methods for vestibular rehabilitation | |
RU2416123C1 (en) | Teaching method | |
Mack | Non-Visual Determinants of Perception | |
RU2432120C2 (en) | Method for safe condition assessment in control system operators | |
Haber | When is sensory-motor information necessary, when only useful, and when superfluous? | |
Kelso | Motor-sensory feedback formulations: are we asking the right questions? | |
US20210121060A1 (en) | Visual systems assessment scale and systems and methods for corresponding treatment for a patient | |
Gestefeld | Eye movement behaviour of patients with visual field defects | |
Gan et al. | Use of re-attempts measure for evaluating device test results of children with neurological impairments | |
Jeannerod | Visuomotor experiments: failure to replicate, or failure to match the theory? | |
Stark | Factors in the ocular accommodation response to single and multiple stimuli | |
Redding | Attention as an explanatory concept in perceptual adaptation | |
Roland | Voluntary movement and perception in intrapersonal and extrapersonal space | |
Cogan | The Other Role Of Vergence Eye Movements | |
Mikaelian | Adaptation of the distortion of shape is different from adaptation to the distortion of space | |
Welch | Separating the issues involved in the role of bodily movement in perception and perceptual-motor coordination | |
Burnham | Adaptation to curvature in the absence of contour |