CC BY
54
О ВОЗМОЖНОСТЯХ И ПЕРСПЕКТИВАХ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА РЕГИСТРАЦИЕЙ ИЗМЕНЕНИЯ В НЕМ ЭНЕРГОИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ Г.Н. Дульнев, И.Б. Стражмейстер, А.С. Богданцев
Рассматривается изменение локальных энергоинформационных потоков человека при исследовании влияния процесса обучения: устный счет, анализ сложных функций методом дифференцирования и объяснение методов решения задач по электронике. Локальный энергоинформационный поток оценивается по показателю нормированной энтропии, измеряемой в биологически активных точках. Для сравнения приведены результаты измерения в нейтральных точках. Описаны приведенные эксперименты, проведены и проанализированы полученные результаты, отмечены перспективы проведения подобных экспериментов с целью выработки педагогических рекомендаций по совершенствованию процесса обучения.
Введение
Одной из особенностей процесса обучения человека по сравнению с другими процессами (биологическими, физическими, химическими, технологическими и т. д.) является трудность его исследования с использованием приборов.
Покажем возможность исследования процесса обучения человека регистрацией в нем энергоинформационных потоков. Как показано в работе [1], оценка самих энергоинформационных потоков можно осуществлять, измеряя некоторые термодинамические показатели.
В настоящее время одной из значимых тем исследования в различных областях науки является оценка степени сосредоточенности и расслабления человека при разнообразных ментальных воздействиях и взаимодействия между людьми в процессе обучения и количественная оценка влияния энергоинформационных воздействий на изменение состояния сознания человека. Для изучения этого процесса исследуется изменение значения удельной термодинамической (или информационной) энтропии с различных участков тела человека в различные моменты времени при умственной нагрузке. Способ оценки энергоинформационных потоков человека по термодинамическим показателям описан в статье [1]. В данной работе представлены результаты исследования влияния ментальных усилий человека на состояние хаотичности или упорядоченности состояния его сознания при проведении устного счета, анализа сложных функций методом дифференцирования и объяснения методов решения задач по электронике; наличия импликативной связи между людьми в процессе совместной работы при решении сложных задач; различий между реакцией ментального и эмоционального центров, а также нейтральных точек на умственную активность.
Метод проведения эксперимента и обработка результатов
Для исследования различных проявлений энергоинформационного обмена в природе применяется измерительный комплекс «ЭНИОТРОН-2» [2]. Устройство включает преобразователь теплового потока, выходы которого соединены с многоканальным аналого-цифровым преобразователем (АЦП), соединенным с персональным компьютером.
Для регистрации энергоинформационных сигналов применяются датчики на основе измерителя теплового потока (тепломер Геращенко). Поверхность скрученной в спираль константановой проволоки методом электролиза наполовину (полвитка) покрывается медной пленкой. Затем эту скрученную в спираль проволоку укладывают в виде плоской двойной спирали 0 10-15 мм и заливают смолой с наполнителем так, чтобы на поверхности диска толщиной 1-2 мм находились медно-константановые соединения. Таким образом, получается термоэлемент, содержащий ~5000 медно-
константаноых термопар на 1 см2 и вырабатывающий термоЭДС, пропорциональную разности температур на поверхностях датчика. Для перехода от величины термоЭДС [В] к величине теплового потока [Вт/м2], проходящего через преобразователь теплового потока, используется коэффициент градуировки.
Аналоговые электрические сигналы, поступающие с последовательно соединенных термопар на АЦП, преобразуются в цифровую форму и поступают на ЭВМ, где в реальном масштабе времени отображаются на экране монитора и сохраняются в виде файла числовых данных на жестком диске.
Измерительный стенд основан на плате аналогово-цифрового преобразователя (АЦП), вставляемой внутрь компьютера IBM PC. К плате АЦП подключен внешний блок усилителя-коммутатора. К блоку усилителя-коммутатора подключаются тепловые датчики. Установка содержит 16 каналов. Параметры каналов: максимальная частота -5кГц, диапазон - (10; 5; 2,5; 1,25; 0,625) mV, шкала 4096 значений (дискретность 0,03%). Амплитуда шумов-наводок; без заземления - до 100 mkV, с заземлением -5-15 mkV, с программной фильтрацией 0,1-0,5 mkV.
Измерение теплового потока и температуры производится с нескольких областей человеческого тела, выбор областей съема информации предложено осуществлять по принципам школ восточной медицины. Эксперименты проводятся следующим образом: датчики крепятся в биологически активные точки, после прогрева датчик выходит на рабочий режим - режим стабилизированного теплового потока через тепломер. Затем в течение 10 минут записывается фон, при котором испытуемый находится в спокойном состоянии, затем происходит экзогенное (внешнее) или эндогенное (внутреннее) воздействие другого человека или самовоздействие, потом в последние 10 минут (последействие) испытуемый находится в состоянии покоя.
При помощи специально составленной программы из значений теплового потока и температуры по известным формулам рассчитывается значение приращения локальной энтропии; далее вычисляется величина приращения обмена энтропии с внешней средой, выбираются максимальное и минимальное значения. Для получения коэффициента хаоса из текущего значения вычитается минимальное, полученная величина делится на разницу между максимальным и минимальным значением обмена энтропии с внешней средой [1]:
Л S — Л S
K _ е" eumin (1)
x Л S — Л S '
е max е min
где Ле£, AeSmax, AeSmin - текущее, максимальное и минимальное приращение удельной термодинамической энтропии обмена с внешней средой
Полученные величины выносятся на графики, по которым можно судить о факте воздействия, синхронности работы индуктора и перципиента и влиянии воздействия на сознание участников эксперимента.
Программное обеспечение реализует несколько абсолютно независимых экспериментальных методик при переменном числе работающих каналов (до 16). Поддерживаются возможности обработки данных в реальном масштабе времени и работы в локальной сети.
Особенности и достоинства:
• обработку данных можно проводить по любым методикам, доступным в системе MatLab, причем в случае необходимости любая обработка может быть реализована в реальном масштабе времени;
• автоматическое ведение протокола эксперимента, фиксирующего режимы аппаратуры самостоятельно;
• возможность работы в локальной сети, с помощью которой реализованы дистанционное управление и многопроцессорная обработка в реальном масштабе времени.
Устный счет
В психологии общепринята гипотеза о том, что устный счет помогает сосредоточиться, успокоиться, упорядочить свои мысли и внутреннее состояние. В данном эксперимента (рис.1) устный счет производила испытуемая К., до начала эксперимента находившаяся в состоянии эмоционального стресса. Датчик был закреплен в области межбровного промежутка (в восточной терминологии - точка Трекута, отвечающая за интеллектуальное состояние индивидуума). До 10 минуты записывался фон, по субъективным данным первые 5 минут испытуемая думала о возмутившем ее факте, после чего она стала настраиваться на эксперимент. Коэффициент хаоса Кх первые 5 минут находится в максимуме и равен 1, после чего он постепенно падает до значения 0,6. С 10 по 20 минуту производится устный счет. До 17 минуты испытуемая делает усилия, чтобы сосредоточится на устном счете, и Кх постоянен и колеблется около значения 0,6. Далее испытуемая, по субъективным показаниям, увлекается устным счетом. Значение Кх уменьшается до значения 0,2. На 20 минуте заканчивается эксперимент; экспериментатор возвращает разговор на тему, которая волновала испытуемую до начала эксперимента. Испытуемая не наблюдает более эмоциональной реакции на возмутивший ее фактор. С 20 по 25 минуту идет запись последействия, Кх доходит до нуля, психоэмоциональная система полностью упорядочивается.
1
0.9
о.а
0.7
0,6 £ 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 о
Объяснение способов решения задач по электронике
Целью данного эксперимента явилось проверка влияния ментальных усилий на психо-эмоциональное состояние испытуемых и синхронность мышления индуктора А.Б. и перципиента Т. А. при освоении нового материала (рис.2). До 10 минуты происходит снятие фонового воздействия. С 10 по 17 минуту индуктор объясняет общетеоретические вопросы по диодам и стабилитронам. Кривые, показывающие изменение Кх индуктора и перципиента, идут практически параллельно. С 17 по 30 минуты - вторая фаза, во время которой объясняет уже известный перципиенту материал (по субъектив-
\
\
\
ion counting postreaction
Ч. 1
10 15 20 25
Time, minutes
Рис. 1. Устный счет
ному мнению перципиента); Кх индуктора и перципиента находятся в противофазах (до 28 минуты). Перципиент невнимательно слушает материал, излагаемый индуктором, и противится его восприятию. С 28 по 30 минуты происходит дискуссия по поводу прохождения тока при различных способах включения диодов и стабилитронов, графики Кх синхронизируются. С 30 по 50 минуты - третья фаза, во время которой индуктор объясняет новый и ранее неизвестный перципиенту материал. Графики Кх коррелиру-ются, фактически сливаются. Кривая индуктора идет с небольшим опережение во времени, так как индуктор в данном эксперименте «ведет за собой» перципиента. С 44 по 45 минуту происходит расхождение графиков, что, по субъективным объяснениям перципиента, вызвано отвлечением от прослушивания материала. С 50 по 60 минуту происходит запись последействия. У индуктора происходит гармонизация сознания, Кх доходит до значения 0,66. По субъективной оценки у перципиента наблюдается усталость, Кх стремится к 1.
П
0.9 0.8 0.7 0.6 Кх 4-5
0.4 0.3 0.2 0.1 0
0 10 20 30 40 50 60 70
время, минуты
Рис. 2. Объяснение способов решения задач по электронике
Характерна синхронность результатов пары испытуемых с некоторым опережением индуктора, на седьмой минуте происходит расхождение, что, по субъективному заявлению Т.А., вызвано отвлечением перципиента. С 53 до 60 минуты в период последействия заметна продолжающаяся синхронность результатов.
Анализ сложных функций
Целью эксперимента было исследование состояния человека при ментальных усилиях (анализ сложных функций на экстремумы и интервалы монотонности).
И
Рис. 3. Реакция ментального центра на интеллектуальную нагрузку
Рис. 4. Реакция эмоционального центра на интеллектуальную нагрузку
Рис. 5. Нейтральная точка
Для решения этой задачи сопоставлялась относительная энтропия в нескольких биологически активных точках тела испытуемого, а именно: в ментальной, эмоциональной и нейтральной БАТ, и сравнивался вид кривых коэффициента хаоса, снимаемых с биологически активных и нейтральных точек испытуемого А.Б. Опыт проводился по старой схеме. Датчики располагались на межбровном промежутке (аджна - ментальный центр), в середине груди (анахата - эмоциональный центр) и на предплечье правой руки (нейтральная точка). До 10 минуты записывался фон. С 10 по 30 минуты производился расчет производных. С 30 по 40 минуту записывалось последействие. Из полученных результатов видно, что при ментальном усилии Кх на ментальном центре (рис. 3) резко возрастает в процессе воздействия и убывает в последействии. Кх на эмоциональном центре зеркально противоположении ментальному (рис. 4). Кх на нейтральных точках предплечья правой руки меняется на уровне случайных флуктуаций (рис. 5).
Таким образом, при интеллектуальной нагрузке состояние человека упорядочивается; имеется импликативная связь между индуктором и перципиентом в результате объяснения нового материала; ментальные и эмоциональные центры реагируют по-разному, находятся в противофазе; нейтральная точка никак не реагирует на процессы, связанные с обучением. В период усталости коэффициент хаоса возрастает.
Заключение
Представленные эксперименты показывают, что влияние информационных потоков на человека можно оценить количественно по показателям изменения коэффициента хаоса до воздействия, во время и в последействии. По ним можно определить степень включаемости учащегося в процесс обучения, степень синхронизации и наличие импликативной связи между педагогом и обучающимся, выявить оптимальное время обучения до наступления усталости. Метод может применяться в педагогике для коли-
чественной оценки и качественного анализа усвоения материала при различных методиках преподавания [3]. В дальнейшем планируется провести серию экспериментов с целью доказательства следующих положений.
1. Нарастание потока сообщаемой информации должно быть плавным и начинаться от нуля. Это соответствует тому, что начальная стадия лекции должна быть посвящена постановке задачи, ее комментариям, введению определений и т. п.
2. Наиболее сложный для понимания материал (например, доказательства) следует излагать в конце первого и в основном начале второго часа лекции.
3. Последние 10-15 минут лекции нежелательно посвящать сообщению новой информации, ибо в этот промежуток времени скорость усвоения может принимать отрицательные значения.
4. Крайне нецелесообразно в погоне за максимальным количеством пройденного материала начинать в конце лекции новый раздел или какое-либо доказательство с тем, чтобы продолжить изложение на следующей лекции.
Литература
1. Агеев И.Л., Дульнев Г.Н., Стражмейстер И.Б. Исследование степени упорядоченности информационных потоков сознания человека. / Биоинформационные и энергоинформационные технологии в производственной, в социальной и в духовной сферах. Т. 2. М., 2005.
2. Дульнев Г.Н. В поисках тонкого мира. СПб: Весь, 2004. 286 с.
3. Потеев М.И. Основы аналитической дидактики. СПб: ЛИТМО, 1992. 167 с.
