А.Н. Варнавский (Рязань) - к. т. н., доцент ФГБОУ ВО «РГРТУ»

Использование различных информационных сред в образовательном процессе диктует необходимость проведения исследований, направленных на учет индивидуальных психофизиологических особенностей обучаемых, и выбора наиболее оптимальной среды для обучения с учетом таких особенностей.

В настоящее время в интерактивных электронных системах обучения информация, как правило, предоставляется с помощью видеороликов, которые просматриваются на персональном компьютере (ПК) или различных мобильных устройствах. Такой способ является достаточно эффективным.

Можно отметить, что активно развиваются направления использования систем виртуальной реальности (ВР) в образовательном процессе (например, Селиванов, Селиванова, 2014; Третьякова, 2010; Knote et al., 2016; Parmar et al., 2016). В данных работах отмечается, что ВР, прежде всего, удобна тем, что позволяет визуализировать работу любого объекта сложной конфигурации, создает эффект присутствия этого объекта и любой ситуации. При этом мало работ посвящено исследованию психофизиологической цены использования систем виртуальной реальности для организма пользователя.

В работе Т.И. Ежевской (2009) отмечается, что любая информационная среда является фактором риска для пользователя. В результате чего возможно негативное изменение функционального состояния головного мозга и психики пользователя при работе с этой средой. Поэтому актуальной является задача оценки того, насколько та или иная информационная среда, оптимальна для обучения того или иного пользователя по критерию минимизации психофизиологической цены такого обучения.

Целью работы является сравнение эффективности восприятия и запоминания технологической информации при ее просмотре в разных информационных средах (ВР и на ПК) с учетом психофизиологических характеристик пользователей и построение моделей для выбора более эффективной среды.

Поставлена следующая гипотеза исследования: показатели когнитивных процессов в разной степени влияют на эффективность восприятия и запоминания технологической информации при просмотре видеоролика в среде ВР и на ПК. В качестве показателей когнитивных процессов выбраны показатели памяти, внимания, уровня логического мышления и ведущего канала восприятия информации (ведущей модальности восприятия).

Исследование носило экспериментальный характер, а модели были построены в результате регрессионного анализа.

А. Участники. Участниками эксперимента являлся 21 студент 2–4 курсов бакалавриата и 1–2 курса магистратуры Рязанского государственного радиотехнического университета. Число лиц мужского пола – 15, женского – 6. Средний возраст участников – 20,7±1,6 год.

В. Материалы. Для проведения психофизиологической части эксперимента использовались: тест Равена для оценки уровня логического мышления, тест оперативной памяти на основе запоминания и попарного сложения соседних цифр в предъявляемых цепочках цифр, таблицы Шульте для оценки скорости внимания, методика «Диагностика доминирующей перцептивной модальности С. Ефремцева» для оценки ведущего канала восприятия информации. Для проведения эксперимента по работе в системе виртуальной реальности использовались очки ВР HIPER VRM, смартфон Lenovo A916 и программа VRCinema, преобразующая видео для просмотра в очках ВР. Использовались два 2-минутных видеоролика, на которых была показана динамика поведения индикаторов панели оператора при управлении химическим реактором. Также использовался видеоплеер и ПК.

С. Процедура исследования. Эксперименты проводились в первой половине дня в одинаковых внешних условиях индивидуально с каждым испытуемым. Среднее время выполнения эксперимента одним испытуемым – 1,2 часа. С каждым испытуемым был проведен инструктаж и объяснен смысл проводимого эксперимента. Испытуемый выполнял методику С. Евфремцева, затем проходил тест Равена. После минутной паузы для отдыха испытуемый проходил тесты на оперативную память и внимание, в том числе тренировочные задания. После этого испытуемый переходил к просмотру первого видеоролика на ПК. Его задачей было запомнить выбираемые команды при инициализации реактора и показания индикаторов в процессе работы реактора в контрольные моменты времени. После просмотра видеоролика испытуемый записывал запомненные команды и показания индикаторов. Затем производилась настройка очков ВР под конкретного испытуемого и выполнялся просмотр второго видеоролика в ВР-очках с последующим анкетированием испытуемого.

В результате выполнения эксперимента определялись: mem – коэффициент оперативной памяти (процент верно воспроизведенных цифр-сумм в тесте на оперативную память); att – коэффициент скорости внимания (средняя скорость поиска и выбора одной цифры в таблице Шульте); iq – коэффициент уровня логического мышления; vis – коэффициент преобладания визуального канала восприятия информации; va – отношение коэффициента преобладания визуального канала восприятия информации к коэффициенту преобладания аудиального канала восприятия информации; Ncom1, Ncom2 – процент верно воспроизведенных команд после просмотра видеоролика на ПК и ВР соответственно; Nind1, Nind2 – процент верно воспроизведенных показателей индикаторов в контрольные моменты времени после просмотра видеоролика на ПК и в среде ВР соответственно. Введены две производные переменные, соответствующие отношению результатов просмотра на ПК к результатам просмотра в ВР: Ncom=Ncom/Ncom2 и Nind=Nind1/Nind2/.

Обработка и обсуждение результатов эксперимента. На первом шаге определялись корреляции между выделенными психофизиологическими показателями пользователей и показателями результатов просмотра видеороликов в разных средах. Получено, что эффективность просмотра видеоролика в среде ВР в первую очередь определяется показателями памяти и уровня логического мышления. Эффективность просмотра видеоролика на ПК определяется, в первую очередь, скоростью внимания и соотношением va коэффициентов преобладания визуального канала восприятия информации над аудиальным. Если сравнивать отношение результатов просмотра на ПК и в ВР, то можно видеть влияние разных психофизиологических показателей на значения Ncom и Nind.

Значения Ncom и Nind были преобразованы в два уровня: 0 и 1 в зависимости от превышения каждым значением величины 1 (1 – работа пользователя была более эффективна при просмотре ролика на ПК, а 0 – в очках ВР).

Значимость работы заключается в дифференцированном и персонифицированном подборе оптимального средства обучения и информационной среды подачи информации с учетом психофизиологических показателей обучаемых. Кроме того, анализ полученных моделей позволяет сделать вывод о вкладе того или иного показателя когнитивных процессов в успешность обучения в среде ПК и ВР.

Литература

1. Ежевская Т.И. Психологическое воздействие информационной среды на современного человека // Психологические аспекты напряженности и конфликтологии. 2009. № 2. С. 38–41.
2. Селиванов В.В., Селиванова Л.Н. Виртуальная реальность как метод и средство обучения // Образовательные технологии и общество. 2014. № 3. С. 378–391.
3. Третьякова Т.П. Аспекты применения технологии «Виртуальная реальность» в системе профессионального образования // Вектор науки ТГУ. 2010. № 2. С. 205–208.
4. Knote A., Edenhofer S., Mammen S. V. Neozoa: An immersive, interactive sandbox for the study of competing. IEEE. 2016. P. 5–10.
5. Parmar D., Babu S. V., Lin L., Jörg S., D’Souza N., Leonard A. E., Daily S. B. Can embodied interaction and virtual peer customization in a virtual programming environment enhance computational thinking? // Research on Equity and Sustained Participation in Engineering, Computing and Technology (RESPECT). 2016. P. 1–2.