Publication text
(PDF):
Read
Download
Введение В настоящее время нейроисследования в образовании (neuroeducation) привлекают внимание многих практикующих педагогов и нейробиологов по всему миру. Нейробиология, как предполагают исследователи, помимо других возможностей, может помочь образованию будущего в выборе инструментов реализации образовательного процесса и оценки его эффективности [1]. Однако не только новые образовательные методы и технологии (проектный и мультидисциплинарный подходы, использование компьютерных технологий в образовательном процессе) могут основываться на достижениях нейробиологии, но и вузы, реализуя образовательную и маркетинговую деятельность, могут применять наработки нейронауки для образовательного процесса, создания бренда образовательной организации, повышения эффективности образовательных ресурсов и т. д. Метод биологической обратной связи (biofeedback, БОС) как одно из направлений использования нейротехнологий в сфере образования, позволяющее оценивать и тренировать когнитивные способности, по оценкам исследователей, к 2018 г. сформирует рынок объемом в 5,7 млрд долл. [1]. Суть БОС-метода заключается в предоставлении испытуемому на экран компьютерного монитора или в аудио-форме текущих значений его физиологических показателей, определяемых клиническим протоколом, который подразделяется на две большие группы: - «нейронная обратная связь» (neurofeedback, neurotherapy), реализуемая на основе модификации различных параметров электроэнцефалограммы (ЭЭГ) головного мозга (амплитуды, мощности, когерентности и т. д.), - биологическая обратная связь (biofeedback), осуществляемая на основе показателей вегетативной активации (проводимость кожи, кардиограмма, частота сердечных сокращений, дыхание, температура, и др.) [2] (Yucha, Mongomery). В настоящее время БОС-метод в образовании используется по следующим направлениям исследований: - достижение высокой функциональной способности участников образовательного процесса (изучение адаптированности студентов к учебному процессу [3] (Piskun, 2011); измерение актуального психического состояния учащихся в условиях интерактивного обучения [4] (Kovalevskaya); - оценка и снятие тревожности у учащихся во время учебы и сессии [5, 6, 7] (Velichko, 2017; Ratanasiripong, Ratanasiripong, Kathalae; Chaló, Pereira, Batista, Sancho, 2017); - оптимизация физической или умственной деятельности учащихся и педагогов (общее оздоровление и гармонизация работы нервной и сердечно-сосудистой систем), релаксация и настрой на успех, коррекция речи [8, 9] (Oman, Shapiro, Thoresen, Plante, Flinders; Gustainienė, Perminas, Pečiulienė, Jarašiūnaitė); - терапия аддиктивного поведения, лечение гиперактивных школьников и студентов [10, 11] (Vartanova, 2008; Salam, Abdul Wahab). В рамках изучения возможностей БОС-метода для образовательного процесса была проведена серия из двух исследований на базе кафедр «Реклама и связи с общественностью» Гуманитарного института и «Физической культуры и адаптации» Института физической культуры, спорта и туризма Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. Краткое описание методики Метод сбора информации на основе биологической обратной связи, который был использован в серии исследований, - психофизиологическая методика CMS (Current Mental State - текущее психологическое состояние), реализованная в виде программно-аппаратного комплекса (ПАК) CMS. В основу данной методики положены представления о текущем (оперативном) психическом состоянии, что позволяет получать объективную оценку свойств психического состояния по данным кардиоритмограммы, а также оперативно оценивать текущее психологическое состояние по психофизиологическим признакам, контролировать изменения в состоянии за разные отрезки времени и оценивать эффекты различных воздействий на состояние психики [12] (Piskun, Petrova, Frolov, Ovechkina, Bondarchuk, 2016). Для реализации серии исследований использовался программно-аппаратный комплекс, который включал микрокардиоанализатор и программу CMS. В результате обследования были получены количественные значения параметров текущего психического состояния учащихся, представленные в виде 19 шкал, по которым определялась степень сходства или различия состояния обследуемого с имеющимися образцами (эталонами): оптимального состояния (принятого за норму, своеобразную точку отсчета), а также с рядом состояний с известными отклонениями, например, с дискомфортом в самочувствии, изменениями настроения, психического тонуса, темпа психических процессов, наличия проблемных переживаний, высокого и низкого уровня бодрости, уверенности, возбужденности, раздражительности и др. [13] (Gafurov, Makhkamova, Ovechkina). Для участия в серии БОС-исследований каждый раз формировались две фокус-группы студентов (экспериментальная и контрольная), одинаковые по численному составу (12 человек), близкие по возрастному и гендерному признакам и имеющие сходное распределение по психологическим параметрам, таким как нейропсихическая лабильность, экстраверсия и психотизм, для выявления которых использовался опросник PEN [14]. Описание пилотного исследования В первом, пилотном, исследовании оценивалось эмоциональное состояние студентов 2 курса направления «Реклама и связи с общественностью» на практических занятиях по дисциплине «Поведение потребителей». Целью пилотного исследования было изучение влияния интерактивных методов обучения на эмоциональную сферу учащихся и на формирование их учебно-познавательной активности. Гипотезой пилотного исследования служило предположение, что положительный эмоциональный фон обучения, связанный с интерактивными методами обучения, активизирует учебно-познавательную деятельность студентов и улучшает восприятие учебного материала. Задания, активизирующие творчество учащихся, способствуют лучшему запоминанию материала и повышению эмоционального отклика [15] (Ababkova, Leonteva, 2014). В обеих фокус-группах непосредственно перед пилотным БОС-обследованием проводились практические занятия по дисциплине «Поведение потребителей» с применением различных педагогических технологий. Для первой (экспериментальной) фокус-группы в рамках занятия была организована командная работа по 3-4 человека над творческими заданиями. В отведенное время командам необходимо придумать и показать рекламу товара с использованием несвязанных слов. Второе задание для контрольной группы заключалось в определении содержания и текста видеоролика, который демонстрировался без звука. Для второй, контрольной, фокус-группы был проведен обычный семинар с докладами студентов на предложенные преподавателем темы. Активное обсуждение докладов и полемика не допускались. После занятия каждая фокус-группа прошла обследование с помощью психофизиологической методики CMS. По окончании обследования данные фокус-групп студентов были внесены в компьютер и обработаны (рис. 1). Рисунок 1. Скриншот экрана ПАК CMS Результаты пилотного исследования показали, что в экспериментальной группе адаптивность выше, а показатели аффективности ниже, что связано с более комфортными условиями на учебном занятии. Невротичность, раздражительность в экспериментальной группе ниже, чем в контрольной (23,6 и 32,4 соответственно). Показатели эпилептоидности, ригидности в экспериментальной группе ниже, чем в контрольной (9 против 11,5). На основании проведенного пилотного исследования был сделаны следующие выводы: - в экспериментальной группе благодаря интерактивным методам обучения был лучше эмоциональный фон, легче решались творческие и мыслительные задачи, поскольку задания были поставлены в увлекательной форме. Применение активных методов обучения является более эффективным с точки зрения воздействия на эмоции, самочувствие, адаптивность и продуктивность психики студентов; - результаты исследования могут служить не только для формирования положительного эмоционального фона на учебных занятиях, но и для контроля преподавателем эмоционального возбуждения студентов в процессе применения интерактивных методов обучения; - исследования с применением БОС-методов могут ответить на важные для успешного решения проблем образовательного процесса вопросы. Таким образом, гипотеза пилотного исследования подтвердилась. Было решено провести повторные эксперименты и скорректировать дизайн исследования [16] (Ababkova, Leonteva, 2017). Описание второй серии исследований Во втором исследовании изучалось эмоциональное состояние студентов 2 курса направления «Реклама и связи с общественностью» на практических занятиях по «Основам рекламы» с целью установления взаимосвязи между формами представления учебного материала и текущим психическим состоянием учащихся. Задачами исследования были: - предварительная оценка психофизиологического состояния учащихся на основе БОС-метода до изучения учебной презентации; - заключительная оценка психофизиологического состояния учащихся на основе БОС-метода после учебного занятия; - сравнение полученных данных у контрольной и экспериментальной групп, теоретическое тестирование и оформление выводов об особенностях восприятия студентами различных видов учебных материалов. Гипотезой второго исследования было предположение, что представление учебного материала в графической форме способствует лучшему усвоению и запоминанию учебного материала, чем представление аналогичного материала в текстовой форме, а также положительно влияет на текущее психическое состояние студентов. Перед учебным занятием обе фокус-группы прошли предварительную оценку психофизиологического состояния методом биологической обратной связи на основе ПАК CMS. Далее для каждой группы были проведены учебные занятия по изучению теоретического материала, представленного в различной форме. Для экспериментальной фокус-группы была организована работа по самостоятельному изучению материала по дисциплине «Основы рекламы» по теме «Brand mapping. Построение карт восприятия брендов» с применением презентаций, содержавших графический иллюстративный материал (анимированные схемы, таблицы), видео и звук. Контрольная фокус-группа самостоятельно изучала тот же теоретический материал, но с использованием исключительно текстовой презентации. Работа студентов проходила без вмешательства преподавателя в течение 45 мин. После изучения теоретического материала для обеих групп был проведен теоретический тест, оценивающий степень усвоения и запоминания пройденного учебного материала по теме «Brand mapping. Построение карт восприятия брендов». Результаты итогового теоретического тестирования контрольной и экспериментальной групп представлены на рисунках 2 и 3. Рисунок 2. Результаты теоретического тестирования контрольной группы (составлено авторами) Ожидалось, что в результате самостоятельной работы с презентациями у экспериментальной группы результаты теоретического тестирования будут лучше. Однако средняя оценка, полученная в результате теоретического тестирования экспериментальной группы, была равна 2,91, причем студенты получили 4 оценки «неудовлетворительно», 5 оценок «удовлетворительно» и 3 оценки «хорошо», не было ни одной отличной оценки. В контрольной группе средний балл итогового тестирования был 3,25; было получено 4 оценки «неудовлетворительно», 3 оценки «удовлетворительно», 3 оценки «хорошо» и 2 оценки «отлично». Рисунок 3. Результаты теоретического тестирования экспериментальной группы (составлено авторами) На наш взгляд, такие результаты могут быть связаны с неумением студентов работать со схемами и таблицами, анализировать приведенные в них данные, а также с отсутствием комментариев и пояснений со стороны преподавателя. Получилось, что для эффективного изучения теоретического материала, содержащего схемы, таблицы и другой иллюстративный компонент, требуется несколько иной подход, чем для усвоения текстового материала. После изучения теоретического материала каждая фокус-группа прошла повторное обследование с помощью методики CMS. В результате обработки данных были построена сводная таблица по двум фокус-группам с итоговыми значениями 19 показателей по результатам предварительного и повторного обследования. По каждой группе показателей вычислялись средние значения и сопоставлялись с эталонными значениями (табл. 1). Таблица 1 Сводная диаграмма результатов тестирования экспериментальной и контрольной групп. Составлено авторами Нозологические шкалы Синдромологические шкалы Номера групп Номер эксперимента Af E S Ad N IS MN PD OF Z TR AS AG DP SC IP RZ SL IZ DF Аффективность (уровень эмоционального спокойствия, уравновешенности эмоционального состояния или эмоциональной насыщенности переживаний) Эпилептоидность (уровень подвижности / ригидности психических процессов) Уровень конкретности, приземленности, практичности мышления Резерв психической адаптивности, приспособительный резерв Невротичность (повышенная чувствительность к раздражителям, риск наличия актуальных психотравмирующих переживаний) Шкала истерии (внешней сдержанности-экспрессивности эмоций, баланса психических реакций «Я-остальные») Возбужденность состояния (антипод покоя, спокойствия), возбужденность, свойство мании Полная убежденность в правильности (реалистичности, точности, безошибочности) суждений, свойство уверенности в своих оценках Появление навязчивых (появляющихся и повторяющихся помимо воли переживаний), свойство обсессии Шкала синдромологической адаптивности Осторожность, осмотрительность, склонность к перспективной оценке - свойство тревоги Текущее сокращение общего психического тонуса, усталость, потребность в отдыхе, свойство астении Активная стратегия, направленная на достижение своих интересов, свойство агрессии Угнетение психического состояния, (антипод бодрости), свойство депрессии Сокращение текущего интереса к текущим жизненным ситуациям, жизнелюбия в любых обстоятельствах Шкала ипохондрии (психического и телесного самочувствия) Чувствительность к внешним раздражителям, раздражительность Отключение от активной дифференцируемости, продуктивности текущей психической деятельности, свойство отдыха ментальной функции Шкала ригидности психики Критичность к окружающему, свойство дисфории 1 1_1 14,83 13,55 16,11 15,22 7,16 5,38 12,44 7,86 5,7 15,10 1,51 2,86 2,44 2,57 2,28 2,01 2,32 1,63 0,89 1,57 1 1_2 16,94 7,72 10,66 23,33 7,94 2,58 5,52 5,41 3,74 28,63 2,21 3,19 1,08 2,68 3,70 3,44 1,65 0,37 1,46 0,92 2 2_1 20,69 21,53 28,38 21 8,30 6,62 22,67 10,41 4,41 20,81 3,45 3,66 4,07 2,13 4,81 6,49 2,43 4,31 2,8 0,89 2 2_2 23,61 19,15 9,46 35,77 11,69 3,34 14,45 5,93 4,84 35,84 3,43 5,31 3,8 3,13 3,95 5,13 3,57 1,35 2,72 1,65 Норма эталона 4,8 7,6 6,3 73,3 8,1 1 1,1 1,3 1,1 88,4 1,3 1,2 1,1 1,4 1,2 1 1 1 1,2 1 Общая компенсация состояния студенческих групп Перед экспериментом у экспериментальной группы наблюдалось большее ограничение резерва адаптации психики в текущем состоянии (Ad1-1=15,22), чем в контрольной группе (Ad2-1=21), при норме эталона Ad=73,3 (рис. 4). Рисунок 4. Сравнение показателя резерва адаптивности Ad у экспериментальной и контрольной групп перед началом изучения материала (составлено авторами) Также было отмечено текущее ограничение резерва синдромологической адаптивности в текущем состоянии у экспериментальной группы (Z1-1=15,10), у контрольной группы этот показатель был еще выше (Z2-1=20,81) по сравнению с эталоном нормы (Z=88,4) (рис. 5). Рисунок 5. Сравнение показателя резерва синдромологической адаптивности в текущем состоянии Z у экспериментальной и контрольной групп перед началом изучения материала (составлено авторами) После изучения учебного материала показатель резерва нозологической адаптивности в текущем состоянии у экспериментальной группы немного увеличился (Ad1-2=23,33), в контрольной группе увеличение показателя было более резким (Ad2-2=35,77) (рис. 6). Рисунок 6. Сравнение показателя резерва адаптивности Ad у экспериментальной и контрольной групп после изучения материала (составлено авторами) Показатель текущего ограничения резерва синдромологической адаптивности у экспериментальной группы после самостоятельного изучения материала несколько улучшился (Z1-2=28,63), у контрольной группы этот показатель стал еще ближе к эталону (Z2-2=35,84) (рис. 7). Рисунок 7. Сравнение показателя резерва синдромологической адаптивности в текущем состоянии Z у экспериментальной и контрольной групп после изучения материала (составлено авторами) Перед началом эксперимента в экспериментальной группе средний показатель по шкале ипохондрии был равен 2,01, в контрольной - 6,49 (эталонное значение - 1), что связано с не очень хорошим самочувствием и состоянием телесного и психического комфорта в конце учебного года и общей усталостью. Однако по окончании эксперимента для контрольной группы данный показатель несколько улучшился (IP2-2=5,13), а для экспериментальной - ухудшился (IP1-2=3,44). Возможно, работа с незнакомым материалом, представленным в схематичной форме, для экспериментальной группы ухудшил показатели самочувствия. Эмоциональная сфера Перед началом занятия у обеих групп показатель эмоционального отношения к переживаниям или эмоциональной окраски переживаний (уравновешенность, интенсивность эмоций) (шкала Af, эталонное значение 4,8) был повышенным (Af1-1=14,83, Af2-1=20,69 соответственно) (рис. 8). Рисунок 8. Сравнение показателя «аффективность» (Af) у экспериментальной и контрольной группы перед занятием (составлено авторами) После самостоятельной работы у обеих групп отмечается повышение показателя аффективности (шкала Af, значения 16,94 и 23,61 соответственно) (рис. 9). Рисунок 9. Сравнение показателя «аффективность» (Af) у экспериментальной и контрольной группы после занятия (составлено авторами) Относительно показателя DP (угнетение психического состояния, антипод бодрости, свойство депрессии, эталонное значение 1,4), можно отметить, что перед началом исследования в экспериментальной группе он был 2,57, а в контрольной - 2,13. В результате изучения учебного материала в обеих группах можно отметить незначительное снижение бодрости в виде некоторой склонности к серьезности и озабоченности при общем высоком уровне позитивного настроя (шкала DP, значения DP1-2=2,68 и DP2-2=3,13 соответственно). Перед началом занятия обе группы демонстрировали ярко выраженную степень текущей возбужденности, оживление и напряжение эмоций, увеличение активности двигательной сферы, повышение темпа речи и самооценки (шкала MN1-1 = 12,44, MN2-1 = 22,67) по сравнению с эталоном (MN = 1,1). В результате работы с различными видами учебного материала этот показатель улучшился и снизился почти вдвое (MN1-2 = 5,52 и MN2-2 = 14,45). Таким образом, второй эксперимент с применением предварительных замеров продемонстрировал, что изучение разных форм учебных материалов влияет на улучшение или ухудшение разных групп показателей текущего психического состояния учащихся. Например, показатели резерва управления психической деятельностью, регуляции и адаптации психики, а также показатели резерва синдромологической адаптивности в текущем состоянии при самостоятельном изучении студентами текстового материала улучшаются, нежели при изучении графического материала. Показатели психического и телесного самочувствия учащихся также зависят от способа представления материала. Например, показатели эмоциональной сферы учащихся меняются в ходе изучения различных форм учебных материалов, может наблюдаться также усиление интенсивности эмоций, а также снижение бодрости в виде некоторой склонности к серьезности и озабоченности при общем высоком уровне позитивного настроя, однако показатели мании снижаются, и уравновешивается баланс «Я-Остальные». Очевидно, что различные виды учебных материалов могут вызывать проявление опасений, повышение тревожности, причем текстовый материал этому способствует менее всего. Интересно, что показатели степени ограничения текущей спонтанности и продуктивности психики учащихся при отражении реальности улучшаются при изучении текстового материала, а показатели, характеризующие риск наличия актуальных психотравмирующих переживаний, а также легкое ограничение защищенности и обострение чувствительности, ухудшаются. Как показали результаты второго эксперимента, изучение текстовых презентаций улучшает показатели конкретности (практичность и реалистичность) мышления, а также реалистичности, точности, безошибочности суждений. При изучении иллюстрированных презентаций показатели степени проявления выраженности повторяющихся (навязчивых, появляющихся помимо желания) переживаний, сокращение способности самостоятельно переключаться на другие переживания улучшаются, а показатели продуктивности психики при отражении реальности улучшаются при чтении текстов. На основании проведенного эксперимента можно сделать вывод, что работа с новым учебным материалом всегда увеличивает стресс, в какой бы форме материал ни представлялся. Для достижения оптимальных результатов образовательного процесса необходимо чередование представления учебного материала в текстовой и графической форме, интерактивные или иллюстрированные презентации не могут рассматриваться как альтернатива изучению учебных текстов. Вывод В целом, результаты проведенной серии исследований позволяют заключить, что применение метода биологической обратной связи эффективно, с одной стороны, с точки зрения получения актуальной информации о текущем психологическом состоянии студентов для совершенствования параметров учебного процесса, а с другой - для сохранения психического здоровья и повышения стрессоустойчивости в процессе обучения. Дальнейшие исследования с применением методов биологической обратной связи помогут ответить на важные для успешного решения проблем образовательного процесса вопросы о мотивации студентов, их эмоциональном состоянии и задействовании памяти; об оптимальном расписании занятий, чередовании «активных» и «пассивных» занятий (например, «Физической культуры» и лекций); о времени, необходимом для восстановления (разрядки) после аудиторных занятий и экзаменов. Согласно оценкам специалистов, по мере развития технологий БОС, целенаправленное аппаратное наблюдение за состояниями тела и психики и последующей адаптацией к ним позволит выяснять, например, какое время суток и какие условия наиболее эффективны для обучения каждого конкретного человека, и настраивать индивидуальные режимы обучения, обучать человека самоуправлению своими состояниями (расслаблению, сосредоточенности и др.) [17]. На наш взгляд, возможными направлениями исследований на основе методики «Оценка текущего психологического состояния» в настоящее время являются: - способы удержания внимания аудитории во время поточных лекций; - степень вовлеченности студентов в процесс обучения при использовании иллюстративных материалов на лекционных и практических занятиях, при использовании групповых и индивидуальных методов работы; - типы психических ресурсов для решения разных задач в процессе обучения; - восприятие цвета и шрифтов аудиторией при использовании преподавателями слайдов презентаций на лекциях и практических занятиях; - изучение воздействия личности преподавателя на психофизиологическое состояние учащихся.