способ определения состояния усталости студента технического вуза

Формула изобретения

Способ определения состояния усталости студента технического вуза, включающий изменение условий генерирования светового излучения и регистрацию их студентами, отличающийся тем, что плавно уменьшают интенсивность светового потока, подаваемого от источника на место нахождения студента, одновременно при получении сигнала от студента об обнаружении изменения, осуществляют объективное измерение освещенности, рассчитывают отношение разности исходного светового потока и светового потока, измеренного в момент обнаружения его снижения к величине исходного светового потока и при величине отношения, превышающей 14% от первоначального значения определяют достижение уровня усталости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины, а именно к области функциональной диагностики, и может быть использовано при определении оптимальных режимов и условий обучения студентов технического вуза.

Традиционно учебные занятия в высших учебных заведениях, в том числе и в технических, построены на использовании парных занятий продолжительностью 90 минут, причем количество указанных парных занятий не должно превышать четырех. Следовательно, общее количество занятий в день для студента, не учитывая времени, затраченного на перерывы между занятиями, составляет не более 6 часов. Однако из практики обучения в высшем учебном заведении известно, что внимание студентов и восприятие ими учебного материала в процессе учебного занятия обычно ослабевают. Следовательно, желательно в процессе проведения занятия определять момент времени, когда внимание студентов ослаблено, и преподаватель напрасно тратит время на изложение нового материала.

Желательно для определения эффективного времени обучения студента технического вуза разработать экспресс-диагностику, которая легко могла бы быть использована в любом помещении, в котором происходят занятия студентов.

Известен (RU, патент 2191536) способ диагностики утомления. Согласно известному способу определяют пороговую чувствительность сетчатки каждого глаза, рассчитывают среднеарифметическую величину пороговой чувствительности сетчатки обоих глаз, сравнивают среднеарифметическую величину пороговой чувствительности сетчатки обоих глаз с величиной 100 мкА и диагностируют наличие утомления при среднеарифметической величине пороговой чувствительности сетчатки обоих глаз 100 мкА и более.

Недостатком известного способа следует признать его сложность, препятствующую использованию известного способа в качестве метода экспресс-диагностики.

Известен (RU, патент 2241377) способ диагностики общего утомления организма. Согласно известному способу определяют продолжительность восприятия камертона с частотой звучания 128 Гц для каждого уха в секундах, производят сложение двух полученных величин, сравнивают суммарную величину продолжительности восприятия камертона со значением 141 с и диагностируют наличие утомления при суммарной продолжительности восприятия камертона 141 с и более.

Хотя известный способ и является технически несложным, он все же не пригоден для использования в качестве метода экспресс-диагностики при определении времени утомления пользователя персональным компьютером.

Наиболее близким аналогом разработанного технического решения можно признать (RU, патент 2196510) способ оценки утомления человека с использованием световых раздражителей. Согласно известному способу генерируют световые мелькания, периодически измеряют критическую частоту слияния световых мельканий, по измеренным значениям вычисляют скорость изменения критической частоты световых мельканий и строят фазовую траекторию динамики критической частоты световых мельканий в координатах значение критической частоты световых мельканий - скорость изменения критической частоты световых мельканий", при этом абсолютное значение критической частоты световых мельканий в данный момент отображают значением координаты по оси X, скорость изменения критической частоты световых мельканий отображают координатой по оси Y, при этом если скорость изменения положительна - точка находится над осью X, если отрицательна - под осью X, время наступления утомления и переутомления определяют по изменению направления фазовой траектории.

Недостатком известного способа применительно к определению времени окончания работы пользователя компьютером следует признать его сложность, препятствующую использованию известного способа в качестве метода экспресс-диагностики.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого способа, состоит в оптимизации определения усталости студента технического вуза.

Технический результат, получаемый при реализации предложенного способа, состоит в оптимизации времени определения усталости студента технического вуза.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ определения состояния усталости студента технического вуза. При реализации разработанного способа плавно уменьшают интенсивность светового потока, подаваемого от источника на место нахождения студента, одновременно при получении сигнала от студента об обнаружении изменения осуществляют объективное измерение освещенности, рассчитывают отношение разности исходного светового потока и светового потока, измеренного в момент обнаружения его снижения, к величине исходного светового потока и при величине отношения, превышающей 14% от первоначального значения, определяют достижение уровня утомляемости.

В ходе разработки предлагаемого способа было экспериментально установлено, что студент технического вуза в зависимости от состояния усталости способен по-разному реагировать на изменение освещения в рабочем помещении. В начале учебного дня при отсутствии усталости студент технического вуза достаточно быстро реагирует на изменения внешних условий в учебном помещении. Наиболее простым и легко реализуемым параметром, который может быть изменен в помещении, в котором происходят учебные занятия, является освещение. Кроме того, освещенность помещения по факту является, вероятно, единственным параметром учебного помещения, на изменение которого здоровые люди реагируют практически одинаково. Если на изменение звуковых или температурных параметров в зависимости от многих факторов люди реагируют по-разному, то изменение светового потока для людей с хорошим зрением или зрением, исправленным с использованием очков или контактных линз, приводит к практически одинаковой реакции.

Студенты технического вуза обозначают регистрацию изменения светового потока любым известным способом, допустимым для использования в помещении (нажимают на кнопку регистратора, зажигают лампочку, расположенную перед каждым из студентов, просто поднимают руку). Одновременно проводят с использованием приборов (фотометр, люксметр и т.д.) объективное измерение изменения светового потока. После получения сигнала от студента технического вуза об обнаружении им изменения светового потока определяют степень изменения светового потока, вычисляя отношение разности исходного светового потока и светового потока, измеренного в момент обнаружения, к величине исходного светового потока. Указанный расчет может быть легко автоматизирован.

В случае групповых занятий полученные от группы студентов сведения могут быть легко усреднены.

При определении пороговой величины, свидетельствующей о наступлении утомления студента технического вуза, согласно разработанному способу, использовали параллельные исследования состояния усталости студентов Архангельского государственного технического университета по предлагаемому способу и по способу, известному из RU, 2191536.

Первоначально определили по методике, известной из RU, 2191536, для каждого тестируемого пороговую величину, свидетельствующую о наступлении утомления студента технического вуза.

Параллельно участники проверки способа проходили проверку согласно разработанному способу. Для этого периодически через произвольные промежутки времени в аудитории плавно уменьшают (со скоростью 2,0÷2,7% увеличения в секунду) интенсивность светового потока, подаваемого от источника на место нахождения студента, не предупреждая студента об этом. Регистрацию степени изменения светового потока, при которой студент отмечает изменение величины светового потока, осуществляли по нажатию студентом на кнопку электрического звонка.

Пример 1. Тестируемый Д., 18 лет, первый курс. Согласно известному способу состояние усталости, препятствующее полноценной учебе, наступает на исходе третьей лекционной пары занятий. Световой поток уменьшали со скоростью 2,35% в секунду. На 6 секунде, соответствующей времени достижения порога усталости, студент заметил уменьшение интенсивности светового потока. Согласно разработанному способу это соответствует регистрации изменения величины светового потока на 14,1%.

Пример 2. Тестируемый А., 18 лет, второй курс. Согласно известному способу состояние усталости, препятствующее полноценной учебе, наступает на исходе пятого часа учебы. Световой поток уменьшали со скоростью 2,06% в секунду. На 7 секунде, соответствующей времени достижения порога усталости, студент заметил уменьшение интенсивности светового потока. Согласно разработанному способу это соответствует регистрации изменения величины светового потока на 14,4%.

Пример 3. Тестируемая И., 19 лет, третий курс. Согласно известному способу состояние усталости, препятствующее полноценной учебе, наступает в начале шестого часа работы. Световой поток уменьшали со скоростью 2,35% в секунду. На 6 секунде, соответствующей времени достижения порога усталости, студент заметил уменьшение интенсивности светового потока. Согласно разработанному способу это соответствует регистрации изменения величины светового потока на 14,1%.

Пример 4. Тестируемый П., 20 лет, четвертый курс. Согласно известному способу состояние усталости, препятствующее полноценной учебе, наступает на исходе шестого часа работы. Световой поток уменьшали со скоростью 2,03% в секунду. На 7 секунде, соответствующей времени достижения порога усталости, студент заметил уменьшение интенсивности светового потока. Согласно разработанному способу это соответствует регистрации изменения величины светового потока на 14,2%.

Результаты, полученные при тестировании аналогичным образом 39 студентов, подтвердили достижение указанного технического результата - определение максимально допустимого времени работы студента технического вуза и устранения значительного количества ошибок в его работе.