CC BY
38
Берестнева Ольга Григорьевна
Berestneva Olga Grigorievna Томский политехнический университет Tomsk Polytechnic University Профессор кафедры прикладной математики Professor of applied mathematics department Доктор технических наук Профессор кафедры прикладной математики
E-Mail: ogb6@yandex.ru
Марухина Ольга Владимировна
Marukhina Olga Vladimirovna Томский политехнический университет Tomsk Polytechnic University Доцент кафедры оптимизации систем управления Associate Professor of optimization control systems department
Кандидат технических наук Доцент кафедры оптимизации систем управления
E-Mail: Marukhina@tpu.ru
Шаропин Константин Александрович
Sharopin Konstantin Alexandrovich Томский политехнический университет Tomsk Polytechnic University Докторант кафедры прикладной математики Doctoral candidate of applied mathematics department
Кандидат технических наук Доцент кафедры прикладной математики E-Mail: kashar@mail.ru
05.00.00 - Технические науки
Применение информационно-энтропийного подхода для исследования особенностей адаптации студентов к обучению в вузе
Application information and entropy approach to study the peculiarities of students
adaptation to teaching at the university
Аннотация: На сегодняшний день проблема изучения факторов, влияющих на адаптацию студентов, является актуальной. Вместе с тем, работы большинства авторов, посвященные этой проблеме, как правило, рассматривают отдельные специфические аспекты адаптации. Практически нет работ, где процесс социальной, физиологической и психологической адаптации студентов рассматривается как единое целое. В данной работе сделана попытка исследования процесса адаптации с целью реализации этого объективного подхода.
The Abstract: Today the problem of studying the factors affecting adaptation students is current. However, most authors on this issue, as a rule, consider specific aspects of adaptation. There are practically no works in which the process of social, physiological and psychological adaptation of students is considered as a whole. In this paper we attempt to study the process of adaptation to the realization of this objective approach.
Ключевые слова: Адаптация, энтропийный подход, адаптационные стратегии, интегральный показатель.
Keywords: Adaptation, the entropy approach, adaptation strategies, integrated indicator
***
Как биологические, так и социальные системы существуют, приспосабливаются и развиваются благодаря обмену энергией, веществом и информацией с внешней средой. Такие системы называют открытыми. Одно из наиболее перспективных направлений в исследовании таких систем основано на концепции энтропии. В отличие от классической физики, где рассматриваются детерминированные и обратимые процессы, в открытых системах, и это характерно для живых систем, может наблюдаться устойчивое неравновесие.
Используя техническую терминологию, можем отметить, что биологическая система, функционируя и взаимодействуя с внешней средой, «отрабатывает» каждое экзогенное и эндогенное воздействие. Наблюдаются процессы, связанные с флуктуацией, диссипациацией энергии, обменом веществом и информацией и, наконец, формированием новых динамических состояний, которые мы привыкли называть процессами адаптации.
Традиционные методы исследования адаптационных характеристик человека позволяют оценить динамику отдельных параметров организма и в условиях влияния большого числа неучтенных факторов, вариабельности параметров в «норме», невысокой точности неинвазивных методик, дают достоверный результат лишь при значительных грубых отклонениях. Учесть характер и тенденцию изменения состояния организма, как правило не удается, либо представляется на уровне вербальных качественных заключений.
Для получения количественных характеристик процесса адаптации нами введены энтропийные показатели состояния биосистемы, которые позволяют оценивать не абсолютные значения физиологических (или любых других) характеристик состояния организма, а тенденцию их изменения под воздействием внешних факторов или условий.
Рассмотрим возможность применения данного подхода для исследования особенностей адаптации студентов к обучению в вузе.
Практическая ценность проблемы взаимодействия организма и среды фактически состоит в том, что знание ее механизмов позволяет решать ряд чрезвычайно важных проблем физиологии и экологии человека. Одной из таких проблем является оптимизация учебной деятельности студентов с учетом социально-психологических и психофизиологических особенностей личности.
За последние годы эта проблема получила весьма широкое освещение в ряде работ. Так, например, авторами работы [1] рассматриваются вопросы адаптации человека к операторской деятельности в процессе обучения. Решается проблема оценки качества подготовки оператора автоматизированной системы управления сложными объектами с учетом его психофизиологических характеристик. Для ее решения авторы используют информационный метод исследования операторской деятельности с учетом показателей функционального состояния оператора. Проведен анализ психофизиологических характеристик оператора с целью выбора наиболее оптимального показателя функционального состояния. В результате получен показатель функциональной эффективности оператора в виде функционала и показатель психофизиологической напряженности, позволяющие оценивать готовность оператора к длительной работе с заданным качеством. На основе экспериментальных исследований операторской деятельности разработана методика оценки качества подготовки оператора управления сложными
Главный редактор - д.э.н., профессор К.А. Кирсанов тел. для справок: +7 (925) 853-04-57 (с 1100 - до 1800) Опубликовать статью в журнале - http://publ.naukovedenie.ru
объектами.
Ю.Н. Соргиным [5] проводились исследования адаптации молодежи к военной службе. Автором проанализированы показатели личностной и реактивной тревожности, а также показатели, характеризующие работу всех желез внутренней секреции. Для анализа экспертных данных были использованы так называемые описательные статистические характеристики (среднее и среднеквадратическое отклонение), а также критерий Стьюдента.
М.Ю. Ревякиным [3] был проведен сравнительный анализ состояния здоровья студентов-спортсменов и студентов, не занимающихся спортом. Исследовалась частота возникновения заболеваний, возникновение которых, как известно, часто связано с напряженной учебной деятельностью (у спортсменов также добавляется фактор интенсивной тренировки).
В.Ю. Сидоровым проводились работы по исследованию зависимости спортивных результатов от индивидуальных психофизиологических параметров спортсменов-ориентировщиков [4]. Анализ соревновательной деятельности позволил выявить ряд психофизиологических качеств, обеспечивающих максимальный результат. Кроме того, проведенные исследования позволили выявить высокую корреляционную связь между показателями тревожности, активности и работоспособности нервной системы со спортивной результативностью.
В последние годы появилось много работ, посвященных исследованию взаимосвязи успешности учебной деятельности студентов с их психологическими характеристиками. Например, В.И. Моросанова [2] вводит такое понятие как индивидуальный стиль саморегуляции в учебной деятельности студентов.
Рассмотренные классические положения и экспериментальные исследования по адаптации студентов, физиологии и психофизиологии их учебной деятельности подчеркивают актуальность и важность исследований в этой области. Об этом же говорит и недостаточность литературных источников по вопросам оценки и прогнозирования функционального состояния студента.
Для исследования особенностей адаптации студентов к учебному процессу был использован разработанный авторами метод моделирования адаптационных стратегий. В этом случае в качестве адаптационной функции выступает значение интегрального показателя 1ада„т в моменты времени 1Х, 12... 1к . Этот подход был успешно применен ранее А.В. Ротовым,
В.Ф. Цой, О.М. Гергет, И.Г. Сваровской и т.д. для исследования особенностей адаптационного поведения нефтяников и лесозаготовителей в условиях вахты, беременных женщин, новорожденных в раннем неонатальном периоде, больных механической желтухой в послеоперационном периоде.
При использовании интегрального критерия 1ада„т предполагается, что существует
некоторое «эталонное» («предпочтительное») состояние биосистемы, степень отклонения от которого в текущий момент времени и позволяет оценить /-критерий.
Например, при использовании /-критерия для оценки «уровня здоровья» в качестве эталонного принимается значения физиологической нормы для каждой переменной состояния, а при решении задач оценки динамики состояния в качестве “эталонного” принимается так называемое «фоновое» состояние (например, состояние студентов в первые дни семестра, т.е. до начала учебного процесса). В последнем случае фиксируется состояние “ожидания работы”, на фоне которого проводятся динамические исследования с учетом “закона исходных величин” Уайдлера.
Проведенные авторами исследования особенностей адаптации первокурсников к
учебной деятельности показали, что в данном случае присутствуют четыре основных типа реакции организма на внешнее воздействие (рис. 1-4). Эти типы («адаптационные стратегии») были выявлены ранее другими авторами при исследовании особенностей адаптации рабочих в условиях вахтовой организации труда, детей первого года жизни, беременных женщин, больных в послеоперационном периоде и т.д.
Рис. 1. Адаптивный тип реакции (1)
Первому типу реакции (I) соответствуют колебания 1(1) относительно 1кр при отсутствии напряжения (степень напряжения (СН) < 0,2). У студентов с I типом реакции фактически не наблюдается качественных изменений функционального состояния. Следовательно, реакцию такого типа можно считать адаптивной, так как значения функции не выходят за "коридор нормы" в течение всего периода наблюдения за объектом.
При втором типе реакции (II) значение 1(1) на каком-то промежутке времени возрастает, а затем стабилизируется на качественно новом уровне. Такого рода реакция функциональной системы на социально-производственные факторы определена нами как адаптивно-компенсаторная реакция.
Рис. 2. Адаптивно-компенсаторный тип реакции
При третьем типе реакции (III) величина 1(1) с некоторого момента времени начинает монотонно возрастать до некоторого уровня, значительно превышающего 1кр, а затем монотонно убывает и достигает исходного уровня, что характеризует этот тип реакции как компенсаторный. В этом случае функциональные резервы организма в течение периода обучения полностью компенсируют некоторое напряжение функциональной системы.
1(1) тип реакции Ш
2 4
Рис. 3. Компенсаторный тип реакции
Тип реакции IV
1(1)
I ср
2
Рис. 4. Дезадаптивный тип реакции
Четвертый тип реакции (IV) характеризуется монотонным возрастанием функции 1(1) с некоторого момента времени до окончания, что свидетельствует о дестабилизации всех исследованных систем организма. Следовательно, такой тип реакции характерен для перенапряжения адаптивных компенсаторных механизмов и может быть определен как дезадаптивный.
Кроме четырех основных типов реакции организма человека на экстремальные воздействия окружающей среды нами было выявлено еще три типа адаптационных реакций (Ша, Шб, ^а) [6].
Тип Ша отличается от III тем, что после пика функции 1(1), ее значения стабилизируются на некотором уровне, превышающем значения критического уровня 1кр. Такого рода реакцию организма на условия окружающей среды можно охарактеризовать как частичную, или неполную компенсацию.
Тип Шб также аналогичен III типу реакции, за исключением того, что в течение некоторого времени организмом поддерживается высокий уровень реагирования на внешние воздействия, а затем происходит возврат к исходному уровню. Таким образом, данный тип реакции также можно отнести к компенсаторному.
Тип ^а характеризуется тем, что монотонное возрастание функции 1(1) начинается не с начала обучения, а спустя несколько дней. Для такого типа реагирования очень значимым является именно продолжительность адаптационного периода.
Наиболее распространенным оказался II, адаптивно-компенсаторный тип реакции (табл. 1), т.е. в условиях обучения на первом курсе перенапряжения адаптивных механизмов, как правило, не происходит, однако восстановление равновесия в организме происходит при достоверно отличающихся от фоновых значениях. При удовлетворительной адаптации
человек приспосабливается к учебному процессу без каких-либо изменений в состоянии. С помощью механизма утомления организм защищается от последствий стресса [6].
Таблица 1
Распределение типов адаптационных стратегий в экспериментальных группах
Г руппа Объем выборки, п Распределение адаптационных стратегий
1. Спортсмены -лыжники 31 1 - 76% 3 - 6% 2 - 18% 4 - -
2. Студенты 4 курса 44 1 - 23% 3 - 44% 2 - 31% 4 - 2%
3. Студенты группы аэробики 57 1 - 32% 3 - 26% 2 - 32% 4 - 10%
4. Студенты спецмедгруппы 48 1 - 12% 3 - 20% 2 - 36% 4 - 32%
Диагностика типов адаптационных стратегий осуществлялась с помощью программы «БТЯАТЕО» [7], реализующей алгоритм, представленный в табл. 2.
Таблица 2
Вид аппроксимирующей кривой и ее формулы, реализованные в программе
«8ТКЛТЕО»
Новый тип Вид аппроксимирующей кривой Формула
I - ах2 + Ьх - с
II / ах2 + Ьх - с , - ах2 + Ьх - с , если а » 0
III ^ ах2 + Ьх + с, - ах2 + Ьх + с, ах2 - Ьх + с
IV случаи, когда с»0
На рис. 5 приведен пример результатов автоматического определения типа адаптационной кривой.
1 -:г-± Г рафик функции 1(1)
График функции 1(1) Тип реакции И
1 3- 2- 1 I ср
/ >< -
//
// I ТГ
/
7 I кр
[ ) 1 2 3 4 £ Время
К| 1 Ир ili.il|. 11 гч. 11.111. .{|к|1.М|.
■1 -1
Рис. 5. Результаты работы программы 8ТЯЛТЕО
В табл. 3 представлены данные о распределении типов адаптационных стратегий в наших экспериментальных группах. Дальнейшие исследования показали, что существует взаимосвязь между типами адаптационного поведения и оценками уровня физического здоровья, а также между психологическими качествами и типами адаптационных стратегий.
Таблица 3
Распределение типов адаптационных стратегий в зависимости от уровня
физического здоровья студентов
Тип адаптационной стратегии Оценка уровня физического здоровья
отлично хорошо удовлетворительно неудовлетворительно
I 30 45 - -
II 21 17 39 28
III 42 30 15 18
IV 7 8 46 54
В соответствии с критериями, основанными на наших показателях, среди обследованных студентов были выявлены испытуемые с разной степенью адаптации, отражающей градации здоровья. Анализ полученных результатов по психофизиологическим показателям и по показателям учебной деятельности показал, что у спортсменов, у студентов четвертого курса и у студентов первого курса присутствуют все четыре типа реакции организма, приведенные в [7]. Таким образом, можно сделать вывод о том, что существует 4 основных типа адаптации студентов к учебному процессу.
По нашим данным у спортсменов и у студентов четвертого курса с I типом реакции фактически не наблюдается качественных изменений функционального состояния (рис.1). К нему относятся 12% обследуемых. Наиболее распространенным оказался II тип реакции -38% от группы. При третьем типе реакции (III) - 21% студентов. Четвёртому типу реакции (IV) принадлежат 18% студентов группы.
Анализ отображения на плоскость СН (степень напряжения систем организма) - ФР (функциональный резерв адаптирующейся системы) результатов обследования в группе в конце занятий приведен на рис. 6, 7.
ФР
9.0 —
8.0 -1
7.0 -
6.0 ■■
5.0 ■■
4.0 -
3.0 ■■
2.0 -1.0 -у
0.0 0.1 0.2 0.3 0,4 0.5 0.6 0.7 0.8
Рис. 6. Графическое представление функционального состояния студента четвертого курса
Рис. 7. Графическое представление функционального состояния спортсмена
В табл. 4 приведены значения взаимосвязи четырёх градаций и четырёх типов реакций в процентном соотношении для обследованных студентов.
Таблица 4
Взаимосвязь уровней адаптации с типом реакции для группы студентов по психофизиологическим показателям (% от численности группы)
Тип реакции
Уровень адаптации I II III IV
Удовлетворительная адаптация 57 - 43 -
Состояние утомления - 62 18 20
Состояние напряжения - 53 28 19
Состояние срыва адаптации - 33 17 50
Отметим, что у студентов, имеющих удовлетворительную адаптацию, наблюдается I и III тип реакции. У студентов с состоянием утомления, напряжения и срыва наблюдаются все типы реакции, кроме первого, состоянию утомления и напряжения характерен II тип реакции, состоянию срыва адаптации - IV тип и удовлетворительной адаптации - I тип реакции.
Анализ результатов в табл. 5 показал, что существует статистически значимая взаимосвязь между типами темперамента и типом адаптационной стратегии (уровень значимости для коэффициента взаимной сопряженности р = 0,05). Причем адаптивные типы стратегий (I и II) характерны в основном для флегматиков, компенсаторные (III) - для холериков, дезадаптивный (IV) - для меланхоликов, сангво-меланхоллликов и холеро-флегматиков.
Таблица 5
Взаимосвязь типов темперамента с типом адаптационной стратегии для студентов 1 курса по психофизиологическим показателям (% от общего количества)
Тип адаптационной стратегии
Тип темперамента I II III IV
Холерик 8 20 45 27
Сангвиник 52 16 30 2
Флегматик 25 70 5
Меланхолик 11 19 46 24
Смешанный тип 6 40 41 13
Полученные данные подтверждают сделанные нами ранее (на основе анализа литературных источников и собственных экспериментальных исследований) выводы, что студенты - меланхолики, сангво-меланхолллики и холеро-флегматики составляют так называемую «группу риска».
В табл. 6 прослеживается взаимосвязь четырёх градаций с типом темперамента у студентов кафедры прикладной математики Томского политехнического университета (ТПУ). В группе наблюдаемых удовлетворительная адаптация отсутствует, не зависимо от типа темперамента. Состояние утомления встречается у холериков на 100%, состояние напряжения можно обнаружить 50% у флегматиков и 50% у людей со смешанным типом темперамента и, наконец, состояние срыва адаптации наблюдается у всех типов темперамента поровну, т. е. по 25%.
Таблица 6
Взаимосвязь четырёх градаций (уровней адаптации) с типом темперамента для студентов каф. ПМ по психофизиологическим показателям (в %)
Уровень адаптации Тип темперамента
Холерик Сангвиник Флегматик Смешанный тип
У довлетворительная адаптация - - - -
Состояние утомления 100% - - -
Состояние напряжения - - 50% 50%
Состояние срыва адаптации 25% 25% 25% 25%
При помощи стандартного пакета прикладных программ STATGRAPHICS plus for Windows, получены таблицы сопряженности для студентов Института кибернетики ТПУ первого курса. В табл. 7 приведены значения четырёх градаций и четырёх типов реакций в процентах. Было выявлено, что у студентов первого курса присутствуют только состояние напряжения и состояние срыва адаптации, причем при срыве адаптации 45% студентов относятся ко II типу реакции, 15% - к III типу и 37,5% - к IV типу реакции, а при состоянии напряжения 2,5% человек составляют IV тип реакции.
Таблица 7
Таблица сопряженности для первого курса по показателям учебной деятельности
(% от численности группы)
Уровень адаптации Тип реакции
II III IV
Состояние напряжения - - 2,5%
Состояние срыва адаптации 45% 15% 37,5%
Результаты табл. 8 показывают, что из холериков 7,5% относятся ко II типу реакции и 5% к III типу, из сангвиников 5% - ко II типу реакции, 2,5% - к III и 5% - к IV типу реакции. Флегматики содержат 5% людей со II типом реакции и 7,5% с IV типом реакции. Меланхолики содержат по 5% II типа реакции и IV. У людей со смешанным типом темперамента наблюдается П,Ш и IV типы реакций (22,5%, 7,5% и 22,5% соответственно).
Таблица 8
Таблица сопряженности для первого курса по показателям учебной деятельности
(% от численности группы)
Тип реакции
Тип темперамента II III IV
Холерик 7,5 5 -
Сангвиник 5 2,5 5
Флегматик 5 - 7,5
Меланхолик 5 - 5
Смешанный тип 22,5 7,5 22,5
Следует отметить, что выделение групп по уровню адаптации имеет важное практическое значение и предназначено, прежде всего, для организации воспитательной и психокоррекционной работы со студентами, попавшими в группу риска.
ЛИТЕРАТУРА
1. Витенберг Е.В. Социально-психологические факторы адаптации к социальным и культурным изменениям. - СПб., 1995.
2. Моросанова В.И., Сагиев Р.Р. Диагностика индивидуально-стилевых особенностей саморегуляции в учебной деятельности студентов // Вопросы психологии. -1994. - № 4. - С. 134-140.
3. Ревякин М.Ю. Комплексная оценка функционального состояния организма
студентов института физической культуры с различным типом функциональных
особенностей и спортивной специализации. Дисс. канд. мед. наук: 03.00.13 2001.
4. Сидоров В.Ю. Исследование зависимости спортивных результатов от индивидуальных психофизиологических параметров спортсменов-ориентировщиков //Актуальные проблемы жизнедеятельности, здоровья при занятиях физической культурой и спортом: материалы международной научно-практической конференции 25-26 марта 1999 г. - Томск: ТГПУ, 1999, C. 63-64.
5. Соргин Ю.Н. Взаимосвязь некоторых психологических и гормональных показателей у лиц молодого возраста в процессе адаптации к военной службе // Рус. ж. ВИЧ/СПИД и родств. пробл, вып. 1, 1997. - с. 202-210.
6. Шаропин К.А. Информационная система оценки психофизической готовности студентов к профессиональной деятельности. - Дисс. на соиск. уч. степ. к.т.н по специальности 05.13.01. - Томск, 2007.
7. Шаропин К.А., Берестнева О.Г. Построение моделей адаптации студентов к обучению в вузе // Известия Томского политехнического университета - т. 307. - Томск: Изд-во ТПУ, 2004 - № 5. С. 131-135
Работа выполнена при поддержке гранта РГНФ № 13-16-70001
Рецензент: Владимир Петрович Григорьев, д.ф.-м.н., профессор, заведующий
кафедрой прикладной математики Института кибернетики Национального исследовательского Томского политехнического университета.
