Карпенко М.П. Телеобучение

Подождите немного. Документ загружается.

М.П. Карпенко. Телеобучение

751

образовательным ресурсам СГА. При этом индивидуальные первичные

данные (анкетирование, приборное тестирование) поступают непосредс-

твенно на сервер СГА, где распределяются в 1) паспорт студента и 2) базу

данных (БД) мониторинга здоровья. БД мониторинга здоровья использу-

ется для формирования отчетов (информационные сводки для админист-

рации, оценка эффективности оздоравливающих технологий и т. д.), а так-

же в научных целях.

Учебно-воспитательная реализация оздоровительной технологии пре-

дусматривает внедрение в учебный процесс комплекса специальных обра-

зовательных программ. В рамках дисциплин «физическая культура» и «ва-

леология» преподносятся теоретические основы оздоровления, здорового

образа жизни, здорового питания, эргономической самоорганизации. Для

освоения конкретных методов оздоровления, самоорганизации, контроля

состояния организма и его реакции на физические и умственные нагрузки

отводятся практические занятия.

Коррекционные тренинги проводятся в рамках массовых обследова-

ний, которые также являются элементом учебного и воспитательного про-

цессов.

В образовательном процессе должны реализовываться следующие на-

правления:

− валеологическое просвещение, формирование валеологического ми-

ровоззрения;

− создание системы валеологического мониторинга состояния здоро-

вья студентов, преподавателей и сотрудников, обеспечивающей 100%-й

охват;

− создание системы функциональной реабилитации за счет активного

использования профилактических и санаторно-курортных возможностей

вуза.

11.4. Гарантия безопасности инновационных образовательных

технологий

Распространение массового высшего образования приводит к необхо-

димости выработки государственной политики, регламентирующей безо-

пасное для здоровья обучение в вузах. Основываясь на опыте СГА, можно

рекомендовать следующую систему сертификации безопасности инноваци-

онных образовательных технологий.

752

Оздоровление в образовательном процессе

Структура и методология системы сертификации безопасности. Серти-

фикация безопасности обучения в условиях ИКТ-вуза имеет следующие

направления:

− оценка соответствия образовательной среды действующим САНПи-

Нам и стандартам ИСО-9000;

− оценка физиолого-гигиенических последствий применения иннова-

ционных технологий;

− дизайн-эргономическая экспертиза электронных обучающих ресур-

сов.

Физиолого-гигиеническая оценка основана на объективных количествен-

ных данных о влиянии новых условий, средств и технологий обучения на

здоровье студентов. Методической основой ее является экспертная систе-

ма «Пульсар». Данные массовых обследований служат основой для серти-

фикации безопасности инновационных технологий, а также для своевре-

менного принятия управленческих решений.

Дизайн-эргономическая экспертиза – обязательный этап в оценке качест-

ва электронных образовательных продуктов, который до сих пор не имеет

общепринятых стандартов – и, тем более, научного обоснования.

В СГА создана испытательная дизайн-эргономическая лаборатория

(ИДЭЛ СГА), где проводят исследования в области физиологии зрительно-

го восприятия – на этой основе разрабатываются объективные критерии

оценки функционального состояния человека в мультимедийной обучаю-

щей среде.

Усвоение знаний включает в себя комплекс взаимосвязанных последо-

вательных и параллельных сенсорных (чувствительных), моторных (двига-

тельных) и когнитивных процессов. При этом подавляющий объем инфор-

мации человек получает посредством зрения.

Сенсорные и моторные механизмы обеспечивают: 1) регуляцию уров-

ня бодрствования, необходимого для обеспечения физиологических и ког-

нитивных процессов; 2) выделение в окружающей среде информационно-

значимых объектов; 3) проецирование посредством саккадических (быс-

трых) движений глаз центра сетчатки на значимый объект; 4) фиксацию

взора на этом объекте для его распознавания.

Когнитивные процессы включают: 1) селективное внимание, необходи-

мое для перевода взора на информационно значимый объект; 2) распоз-

навание объекта; 3) память. В зависимости от контекста когнитивной за-

дачи память включается в процессы распознавания зрительных объектов,

М.П. Карпенко. Телеобучение

753

их запоминания (заучивания) и воспроизведения заученной вербальной и

зрительной информации.

В работах ИДЭЛ СГА исследовали параметры движений глаз при за-

учивании вербальной информации. Процессы чтения и заучивания требу-

ют вовлечения произвольных глазодвигательных реакций – двигательных

паттернов, состоящих из последовательных периодов фиксации взора и

саккад. Фиксация (проецирование фовеа на значимый объект) необходима

для распознавания слов, а саккады необходимы для быстрого перемеще-

ния взора на следующее слово. Согласно общепринятым представлениям

о памяти, эффективность запоминания прямо зависит от числа повторов

актов восприятия (ассоциации). При выполнении задания заучивания

иностранных слов числу повторов прочтения (восприятия) слова прямо

соответствует число фиксаций взора на данном слове.

Продолжительность фиксации на целевых словах коррелировала с эф-

фективностью когнитивной деятельности (простое заучивание иностран-

ных слов).

Различные модификации данной методики открывают перспекти-

вы использования видеоокулографии для количественной объективной

оценки функционального состояния человека в мультимедийной обуча-

ющей среде. Например, появляется возможность выявить последователь-

ность сканирования различных фрагментов экранного изображения –

тем самым выявляется стратегия восприятия информации, распределе-

ние внимания Пользователя. На основе таких объективных данных пред-

ставляется возможность разработки адаптированного для конкретных

нужд учебной практики видеоматериалов (слайд-лекции, web-страни-

цы и т. д.). Количественные сведения о движениях глаз в совокупности

с выявленной в результате проверки эффективности учебного процесса

могут составить базис для обоснования структуры и дизайна учебного

материала.

Оригинальные методики, разработанные в ИДЭЛ СГА, легли в основу

стандарта экспертизы и приборного тестирования электронных образова-

тельных продуктов.

Протокол дизайн-эргономического тестирования, включает следую-

щие этапы:

1) экспертную оценку продукта;

2) измерение контрастов и исследование спектральных характеристик

визуальной среды;

754

Оздоровление в образовательном процессе

3) видеоокулографическое тестирование (регистрация движений глаз

при работе с продуктом).

1. Экспертная оценка сводится к проверке соответствия электронного

учебного продукта известным механизмам психологии и физиологии зри-

тельного восприятия, механизмам обработки и усвоения информации (эк-

спертные критерии и требования перечислены в табл. 11.3).

Таблица 11.3

Критерии дизайн-эргономической экспертизы электронных обучающих

ресурсов

Критерии Требования

1. Структуриро-

ванность и целост-

ность зрительного

поля

1. Количество информационных блоков (без учета заголовков)

– не более 5

2. Размеры окна соответствуют «золотому сечению»

3. Окно приложения полностью помещается на экране (без поло-

сы прокрутки)

4. Каждый параграф и раздел содержит титульную страницу

5. Каждый раздел содержит страницу с оглавлением

6. При использовании для выделения миганий – частота не более

1 Гц

7. Время выделения – не менее 3 с

8. При переходе между страницами не должно быть видео- и ани-

мационных эффектов

9. Количество одновременно выделяемых объектов (за исключе-

нием слов) – не более 3

2. Цветовое реше-

ние

1. Основные цвета и их количество, используемые на страницах

раздела, совпадают

2. На странице используется не более 2 основных цветов для

фона, 1 основной цвет для текста (за исключением выделения)

3. Цвета, для которых основным является красный, не должны

использоваться для выделения объектов (за исключением мар-

кирования ошибок)

М.П. Карпенко. Телеобучение

755

4. Для страниц, где текст занимает более 60% пространства, при-

меняется прямой контраст (текст темный, фон светлый)

3. Буквенно-циф-

ровая символика

1. Шрифт без засечек («рубленый»)

2. Не допускается использование на 1 странице разных шрифтов

3. Выравнивание по левому краю

4. Не допускается набор текста заглавными буквами или курси-

вом (только заголовки или выделения)

5. Текст должен быть разбит на абзацы (не более 10 предложений)

6. Длина строки – менее 10 слов

7. Поля не мене 2 см

8. Интервал между абзацами не менее 1 строки текста

9. Абзацы начинаются с хорошо заметной красной строки

4. Элементы управ-

ления и взамодейс-

твия

1. Элементы управления и их расположение одинаковы для всех

страниц. Назначение элементов управления должно быть интуи-

тивно понятным

2. На каждой странице должны быть следующие элементы уп-

равления: кнопка или гиперссылка «Назад», «Вперед», «Преды-

дущий раздел», «Предыдущая тема» (если в учебном пособии бо-

лее одной темы), «Следующий раздел», «Следующая тема» (если

в учебном пособии более одной темы), «К началу раздела», «К

началу темы». Кнопка «Назад» («Вперед») позволяет вернуться

к предыдущей (перейти к следующей) просмотренной странице,

т. е. работает так же, как и обычная кнопка «Назад» («Вперед») в

Интернет браузере

3. При использовании видеовставок предусмотрены стандарт-

ные элементы управления «воспроизвести», «пауза», «стоп»

5. Звуковые элемен-

ты

1.Звук не должен использоваться при выделении объекта

2. При переходе между страницами не должно быть звуковых эф-

фектов (за исключением отдельных случаев привлечения внима-

ния к выбивающейся из общей последовательности странице)

3. Звуковое сопровождение, являющееся прочитанным текстом,

должно содержать интонационные акценты, соответствующие

смысловым акцентам

Таблица 11.3. Окончание

756

Оздоровление в образовательном процессе

2. Измерение контрастов визуальной среды. Для описания (специфика-

ции) цвета в науке и практике используют несколько систем. Наиболее при-

ближенной к физиологии зрительной системы человека является цветовое

пространство LAB (Commission Internationale d’Eclairage (CIE), 1976).

Цветовое пространство L*a*b представляет цвет в трех каналах: один

канал выделен для значений яркости (L – Lightness) и два других – для цве-

товой информации (a и b). Цветовые каналы соответствуют шкале, а не ка-

кому-нибудь одному цвету. Канал a представляет непрерывный спектр от

зеленого к красному, в то время как канал b – от синего к желтому. Средние

значения для a и b соответствуют реальным оттенкам серого.

Значения канала яркости изменяется в диапазоне от 0 (черный) до 100

(белый), значения каналов a и b изменяются в диапазоне от –120 до 120.

Мозг человека не получает от глаза информацию о красном, зеленом и

синем цветах спектра, а получает информацию трех порядков:

− информация о разнице светлого и темного;

− информация о разнице зеленого и красного (канал a);

− информация о разнице синего и желтого, где желтый — это сумма

зеленого и красного (канал b).

Эти каналы соответствуют оппонентным механизмам зрительной сис-

темы. Такая схема организации зрительной системы приближена к схеме

воспроизведения цвета в пространстве L*a*b. (рис. 11.7).

Для оценки цве-

товых и яркостных

параметров элект-

ронных обучающих

продуктов исполь-

зуются следующие

показатели.

Цветовой конт-

раст. В цветовых

измерениях (коло-

риметрии) характе-

ристика разницы между двумя цветностями х, у (координаты по осям a и b)

и х+Δх, y+Δy может быть охарактеризована кратчайшим расстоянием (по

прямой) между точками указанных цветностей на плоскости ab системы

L*a*b, которая вычисляется по формуле:

A. Яркость=100 (белый)

B. Компонент зеленый -красный

C. Компонент синий-желтый

D. Яркость=0 (черный)

Рис. 11.7. Цветовое пространство L*a*b

М.П. Карпенко. Телеобучение

757

Δl = (Δх

+ Δy

)

1/2

. (11.1)

Ахроматический (яркостный) контраст, отражающий различия объек-

тов по яркости обычно вычисляется по формуле Михаэльсона:

Контраст = (I

– I

)/ (I

+ I

)100 (%), (11.2)

где I

и I

– яркость контрастирующих объектов.

Цветовой и яркостный контраст измеряют между наиболее важными

с точки зрения видеоэргономики компонентами визуальной среды обуча-

ющего продукта. Показатели контрастов должны укладываться в норма-

тивные диапазоны – в противном случае работа с обучающим продуктом

будет вызывать быстрое утомление и создавать неблагоприятные для ус-

воения информации условия.

3. Спектральные характеристики визуальной среды. Изображения всег-

да активны по отношению к зрительной системе человека. В зависимости

от своих свойств они оказывают как эмоционально положительное, так и

эмоционально отрицательное (своеобразное «агрессивное») воздействие.

Агрессивные изображения состоят из прямых линий, углов, точек,

кружков или содержат эти элементы в большом количестве. Такие изоб-

ражения в целом и их элементы распознаются зрительным анализатором

первыми, на самых ранних (бес-

сознательных) этапах зрительного

процесса.

Другим типом агрессивных

изображений являются периоди-

ческие структуры из прямых линий,

квадратов, кружков, точек и мелких

одинаковых рисунков. Такие изоб-

ражения сильно утомляют зритель-

ную систему и вызывают нервное

напряжение (рис. 11.8).

Связано это с особенностями

работы зрительного анализатора

человека. Движения глаз в процес-

се реализации акта видения состоят

из паттернов – чередующихся фик-

Рис. 11.8. Примеры «агрессивных» зритель-

ных полей

758

Оздоровление в образовательном процессе

саций и саккад (быстрых движений глаз). Во время фиксации осущест-

вляется анализ зрительных объектов, составляющих зрительную сцену, а

саккады необходимы для быстрого смещения взора на другие информаци-

онно-значимые объекты.

Во время фиксации взгляда глаз периферией поля зрения выбирает

направление очередной саккады и следующую точку фиксации. Для выбо-

ра очередной точки фиксации зрительной системе необходимо выделить

на периферии зрительного поля очередную характерную точку, контрас-

тный перепад, которые чем-то отличаются от других аналогичных точек.

Это может быть угол, изгиб контура, точка, мелкий рисунок. В тех случаях,

когда много одинаковых точек или других элементов, годных для фикса-

ции взгляда, и они расположены на одинаковом расстоянии друг от друга

(периодические структуры), зрительная система сталкивается с многоаль-

тернативным выбором среди одинаковых элементов. В результате зритель-

ная система избегает таких однородных участков поля зрения, и взор как

бы «замирает» на месте.

В результате нарушается тонкий механизм рассматривания изобра-

жения (что является одной из главных неосознаваемых целей процесса

зрения), зрительная система часто «ошибается» и выбирает одни и те же

точки, и наблюдатель утомляется, возникает нервное напряжение.

Сложность выбора точек фиксации создают также и гладкие поверх-

ности, на которых вообще отсутствуют элементы, за которые мог бы “заце-

питься” глаз, выбрать точки фиксации взгляда.

Необходимо подчеркнуть, что агрессивные изображения недопусти-

мы именно для тех зрительных полей, которые длительно воздействуют на

зрительную систему – например, для фона или информационных фрагмен-

тов слайда, требующих продолжительного рассматривания. Вместе с тем,

появление агрессивного изображения на доли секунды как раз способству-

ет концентрации внимания – но пользоваться этим приемом надо строго

дозировано и только в случае, когда нужно сделать акцент на очень значи-

мом фрагменте учебной информации.

При создании электронных учебных материалов, предназначенных

для продолжительной работы, необходимо избегать агрессивных и «пус-

тых» фрагментов изображений. Необходимо строго контролировать про-

странственно-спектральные характеристики интерфейса и как можно

шире использовать оптимальные изобразительные элементы изображе-

ний.

М.П. Карпенко. Телеобучение

759

С точки зрения экологии и эргономики учебных продуктов, очень ос-

торожно надо вводить в оформление элементы, создающие периодические

структуры, или изображения, в пространственном спектре которых есть

доминирующие частоты. Например, это могут быть плоскости с плавными

периодическими переходами яркости и цветности, решетки, контрастные

элементы и т. п.

Примеры на рис. 11.9 демонстрирует крайние случаи – естественно,

спектры визуальной среды обучающих продуктов по соотношению про-

странственных частот размещаются где-то между ними. Анализ сбаланси-

рованности спектров, выявление потенциальной «агрессивности» реаль-

ных изображений возможен на основе трехмерных спектров и их рейтин-

говой оценки.

Оптимальное природное изображения и его спектр

Агрессивное изображение и его спектр

Рис. 11.9. Примеры спектрального анализа оптимального и агрессивного визуальных

полей

Для исследования спектральных характеристик электронных обучаю-

щих продуктов используется собственная методика ИДЭЛ СГА, в основе

760

Оздоровление в образовательном процессе

которой – традиционный метод дискретного преобразования Фурье. Пос-

кольку выделение информационно значимых объектов из окружающей

зрительной среды зрительной системой происходит на основе яркостно-

го (ахроматического) контраста, цветные изображения конвертируют в

8-битный формат градации серого (Grayscale Mode). Уровни серого кон-

вертированного цветного изображения представляют яркостную (Lumi-

nosity) составляющую исходного цветного изображения, усредненную по

яркостям каждой из трех спектральных (RGB) составляющих.

Важно, что в отличие от субъективных оценок («дискомфорт», «уста-

лость глаз»), методика позволяет выявить скрытые, потенциально опасные

для зрения сочетания цветов и контрастов.

Видеоокулография. Тестирование методом видеоокулографии позво-

ляет увидеть электронный обучающий продукт «глазами пользователя».

В основе метода – регистрация движений глаз при реальном взаимодейс-

твии пользователя с интерфейсом обучающей программы.

Метод видеоокулографии основан на анализе отраженного инфра-

красного (940 нм) света от различных частей поверхности глазного яблока.

В тестировании используется видеокулографическая система

ViewPoint EyeTracker фирмы Arrington Research, Inc. (США) (рис. 11.10).

Пространственная раз-

решающая способность сис-

темы составляет 384×288

пиксел, что позволяет регис-

трировать перемещение взо-

ра с точностью 0,1 угл. град.

поля зрения при расстоянии

57 см от глаз испытуемого до

монитора, на котором предъ-

являют изображение. Голо-

ва испытуемого нежестко

фиксируется в специальном

устройстве. Временное раз-

решение системы составляет

25 Гц, т. е. координаты взора

регистрируются каждые 40 мс. Координаты взора определяются програм-

мой как центр тяжести более темного (в инфракрасном отраженном свете)

изображения зрачка.

Рис. 11.10. Методика видеоокулографии (регистра-

ция движений глаз)