Scientific journal

International Journal of Experimental Education

ISSN 2618–7159

ИФ РИНЦ = 0,425

«Когнитивные функции» – междисциплинарный термин [1, 2], обозначающий в целом совокупность процессов, с помощью которых осуществляется самопознание, познание мира и коммуникации. Среди них актуальнейшими для научного познания мира человеком являются:

1. Внимание (способность концентри- роваться).

2. Гнозис (восприятие).

3. Мышление – анализ и синтез.

4. Память (хранение и воспроизведение информации).

5. Речь – (способность обмена информа- цией).

6. Праксис – (умение применять теоретические знания на практике).

Без сомнения, эти процессы протекают с затратами разных видов биологической энергии, которые образуются организмом в переработке «исходного сырья». Различаем физические и интеллектуальные нагрузки, между которыми обнаруживается множество вариантов с разным преобладанием элементов того или иного вида деятельности. Так, по нашим исследованиям в трудовой деятельности каменщиков соотношение физической и умственной работы составляет «четыре к одному», у научных сотрудников, наоборот, «один к четырём».

Оценка энергообмена при умственных нагрузках предполагает применение специальных инструментально-лабораторных методик (аппаратных) [3–5], измеряющих и анализирующих сдвиги показателей внутренней среды организма. Физиологическая оценка затрат энергии по внешним признакам (показателям) физической работы (вес перемещаемого груза, усилия, время и т.п.) не представляет особых затруднений. Известны эргометрические, хронометражные, профессиографические и другие методики оценки тяжести трудовых нагрузок. На этом основано большинство классификаций видов и форм физических работ, а также калькуляторов энергозатрат для организации сбалансированного питания. При умственном труде особое значение принадлежит изменениям в энергетике основного обмена. Так, уровень обмена веществ может повышаться до 16% от исходного уровня при «чтении про себя (сидя)», до 94% более при «чтении лекций (стоя)». Отметим, что сравнительный анализ структуры и частоты заболеваемости профессорско-преподавательского состава и инженерно-технических работников крупного университета выявляет их существенные различия, обусловленные содержанием решаемых производственных (интеллектуальных) задач.

Измерение, анализ и оценка энергозатрат в любой работе могут быть оценены общим методическим приёмом психофизиологического тестирования (диагностики) – это корректурные пробы, опросники, бланки тестов и прочие приёмы, призванные в психологии и физиологии труда, в эргономике и других науках определять и прогнозировать успешность выполнения трудовых заданий, их влияние на функциональный статус работника. Тест – это стандартизированная, годами отработанная методика, посредством которой испытуемый и экспериментатор приходят к решению стоящих задач. Сейчас психофизиологические и иные тесты (пробы) проводят в самых разных целях: в школах, при устройстве на работу, в медицинских учреждениях, в социальных структурах, в развлекательных целях, в оценках профессиональной пригодности.

В современной психофизиологической диагностике существует множество вариантов тестов, использующих задания по дифференциации (стимулов): букв, цифр, геометрических фигур, связных и несвязных текстов и т.п. При этом «общая побудительная задача» для испытуемых не меняется [5–7] и заключена в обнаружении заданного «стимула» (знака, буквы и т.д.) среди других стимулов с последующей фиксацией результата на бланке тем или иным способом. Данное соображение и определяет общность процедуры любой тестирующей диагностики [8, 9].

Первые психологические тесты появились в конце XIX в. Преимущества применения этого класса методик не только в относительной экономичности, простоте, динамичности, функциональности по сравнению с инструментальными, аппаратными и лабораторными методиками, но и зачастую в возможности получения более обширной информации о работающих людях, чем от других методов лабораторного, инструментального и иного исследования [3]. Однако если за рубежом созданием, разработкой и апробацией методов психодиагностики заняты специализированные научные и иные учреждения, то в России до сих пор это удел одиночек, которые, как правило, создают методику для планируемого собственного исследования. При этом на серьёзную работу по созданию диагностического инструментария у исследователей нет сил и средств [8, 9].

Обсуждаемые приёмы имеют и недостатки: субъективность оценок, низкая валидность, неопределённости в толковании результатов и прочее. На конечный результат могут повлиять функциональный статус исследуемого и экспериментатора, их желание участвовать в тестировании и другие известные и неизвестные причины и обстоятельства.

Проводимые нами исследования в последние пять лет по обоснованию принципов музыкального сопровождения учебного процесса для профилактики преждевременного утомления студентов технических вузов [10, 11] неожиданно привели к идее измерения, анализа и оценки энергетических (физиологических) трат при выполнении любого психологического теста по «внешней работе». Основой для этого также послужила статья К.Р. Сидорова [12], в которой обсуждается возможность анализа мощности внимания с помощью корректурной пробы Бурдона [3] и преобразования её результата в систему международных физических величин (СИ).

Цель исследования – разработать методический приём оценки и анализа внешних энергетических затрат испытуемых в диагностических процедурах психофизиологического тестирования для повышения корректности и валидности результата.

Новизна и научно-практическое значение нашего предложения определены тем, что открываются новые возможности рационального контроля и проектирования диагностических психологических и иных процедур с повышением корректности и валидности требуемых оценок. Появляется возможность уточнения подсчёта трудозатрат в различных работах с участием мышц кистей рук (от операторов ПЭВМ до письменных задач в школе). Исследования могут показать косвенным образом внутренние энергозатраты на решение интеллектуальных и иных задач, а также насколько справедливо (валидно?) тест отражает изучаемые процессы, создаются предпосылки анализа «духовного и физиологического», «внутренних и внешних» процессов в личности.

Материалы и методы исследования

Разработку алгоритма измерения, выработку основных правил проведения экспериментов иллюстрирует табл. 1. Поскольку для измерений используем известные в механике приёмы определения величины работы и мощности, то первый этап методики предполагает произведение веса перемещаемого груза на расстояние. Перемещаемый груз по бланку теста (таблицы, опросника) равен весу Р применяемой авторучки (ручки, карандаша). Расстояние перемещения S указанного груза определено количеством просматриваемых знаков (символов) в строке (в частном случае: на листе А4): А = Р * S (кгм). Оценка мощности работы по перемещению авторучки по строкам определена заданием времени на выполнении теста: M = Р * S / Т сек. (Ватт). Исходим из стандартных размеров листа для проектируемого бланка (А4, Letter и т.д.). Рациональность заполнения текстом площади листа следует проверить в предварительном опыте исходя из условий зрительной работы и состояния зрения у испытуемых. Рекомендуется заполнять текстом площадь листа до 85–95% (экономия расхода бумаги). Количество строк и букв на бланке определено составом изучаемой когорты, целями и задачами исследования.

Следует также учитывать гигиенические условия и иные особенности помещений для экспериментов, специфики тестов, принципы проведения психометрических испытаний, конструирования проб, опросников [3, 11].

Подбор авторучки (карандаша) индивидуален: по выбору испытуемого. Вес авторучки не должен быть не более 6–10 г, её конструкция должна соответствовать эргономическим требованиям. Перед экспериментом следует взвешивать авторучки (карандаши) с точностью до третьего знака и более (в зависимости от планируемой точности замеров).

Проекты бланков должны быть определены действующими типографскими и иными стандартами. Формирование содержания бланка удобно проводить в приложениях Excel с использованием преобразований чисел в текст и случайной функции. В собственных предварительных исследованиях использовали бланки с 40 строками [11] и 33 буквами (согласно алфавиту) в строке. В стандартах по типографским наборам шрифтов печатной продукции нормируется только высота букв (знаков), а толщина их линий считается производной от высотных параметров. Такой подход не очень удобен для проектирования количества знаков в «длине пути просмотра». Так высота прописной буквы 14 кегля в пунктах по системе СИ равна 3,25 мм. С известной долей абстракции «высоту знака» можно заменить на её «ширину». Другой приём, более точный: использовать квадрат площади знака или же натурные значения из стандартов. Надо помнить, что в опыте используется не только количество «просмотров», но и «длина строки (пути)».

Для получения значений энергетических трат на бланк теста используем количество знаков на строке с определением величины работы и заданием времени для оценки мощности. В итоге получается суммарная величина затрат на один бланк. Оценка работы может предполагать два варианта: подсчёт от доли энергии необходимой для заполнения всего бланка (суммарная длина всех строк) или же долю от количества посмотренных знаков (пройдённого расстояния).

Суть предлагаемого методического приёма – измерение мощности работы по «длине пути просмотренных знаков (м)» в произведении на вес регистрирующего устройства (авторучки – кг) в частном выражении от длительности выполняемого задания (сек.) позволяет остаточно корректно определять «физиологическую стоимость диагностической работы в когорте испытуемых» в зависимости общих и индивидуальных характеристик работоспособности и специфики задач.

Поскольку наши возможности в психрометрических целенаправленных исследованиях были ограничены, мы попытались апробировать и доказать правомерность методики в рамках выполняемой темы [11–14]. Для этого использовали пересчёт просмотренных знаков по длине строки на измеренные веса авторучек или на общий, стандартный вес ручек и на время выполнения задания. Унификацию итогов оценки затрат энергии можно создать условием использования стандартного веса (константа!) авторучки в расчётах по разным опытам.

В общей схеме экспериментов оценку музыкального воздействия проводили, особым образом объединяя субъективные и объективные признаки способности выполнения задания с учётом общих оценок нарушений биологических ритмов (продолжительность сна перед опытом [11]) согласно идеологии алгоритма И.А. Сапова [10]. Изучали динамику показателей двух когнитивных функций, наиболее значимых, на наш взгляд, в современном образовательном процессе: внимания и гнозиса – устойчивости восприятия и скорости усвоения и переработки зрительной информации – применяли корректурную пробу Бурдона и таблицу колец Ландольта [3, 5, 10].

Результаты исследования и их обсуждение

Отбор испытуемых осуществляли на основе добровольности, желания участвовать в работах (исследованиях, экспериментах) при строгом соблюдении правил конфиденциальности согласно требованиям закона РФ № 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации». В избранную когорту вошло 190 чел.: 40% из них проживали вместе с родителями, в общежитии – 37%, в отдельной квартире – 20% и 3% – в съёмном жилье. В группах подрабатывали 35% и получали стипендию 65% студентов, Средний доход изучаемого контингента составлял 5600 руб. в месяц (без учёта доходов родителей). Затраты «личного времени в сутках» включали учёт трат времени на учёбу, на отдых и работу с компьютером. На учёбу 44 студента затрачивали до 23,3% от времени суток (до 6 ч), 58 чел. – до 37,1% (9 ч), остальные 88 испытуемых до 18,7% (4,9 ч).

Предпочтения по возрастанию к музыкальным жанрам среди респондентов были распределены: 1) джаз – 12,6%, 2) рок – 13,7%, 3) хип-хоп – 16,5%, 4) поп-музыка – 18,1%, 5) классика – 19,3%, 6) рэп – 19,8% от всех испытуемых [11, 13, 14]. Однако указанные средние величины не имеют достоверных различий между собой, что дополнительно обосновывает правомерность изучения музыкального влияния только двух основных жанров: классической музыки (Бетховен, Вивальди, Шостакович и др.) и рок-музыки (В. Цой, А. Монин, В. Бутузов и др.). Вместе с тем обнаруженные различия в скорости выполнения тестов, зависимые от жанра, можно было бы объяснить особенностями духовного влияния раздражителя. Так, функция усвоения зрительной информации в ходе пятиминутной процедуры изменится на 0,0156 бит/с при влиянии классической музыки и на 0,0037 бит/с – при влиянии рока (соотношение 1/4). Функция концентрации внимания (мощность), наоборот, в аналогичной по длительности процедуре выявляет следующее: скорость изменений равна 0,0011 Вт при воздействии классической музыки и 0,0047 Вт – при влиянии рока (соотношение 1/4).

Возможно, классическая музыка больше влияет на скорость усвоения зрительной информации, чем рок-музыка, что вполне объяснимо. «Рок навязывает ритм», а «классика облегчает душу своей ненавязчивостью», открывая для личности информацию, заставляющую «думать и успокаиваться». Следовательно, темп рок-музыки сильнее нарушает функции усвоения зрительной информации и внимания, чем «классика», очевидно, присущей «ритмикой». Такая же закономерность определяется и в оценках «внешней работы» с незначительными расхождениями.

Порядок тестирования предусматривал пятиминутное задание с регистрацией результата на каждую минуту. Обоснование такого подхода обосновано краткостью пятиминутного интервала академическому часу – 45 минут («один к пяти») и предположением (из опыта собственных исследований [11, 15]), что за этот период можно будет обнаружить элементы (признаки) фазных изменений работоспособности в изучаемых функциональных (диагностических, тестовых) показателях. Более или менее чётко прослеживались первые две фазы: врабатываемость (первая минута теста), устойчивая (вторая-третья минута) и достаточно корректно – начало спада работоспособности. При этом до второго курса испытуемые выполняли тесты с большей скоростью, качеством и чёткостью. Студенты более старших курсов (до 60–70%) предъявляли жалобы в процедурах тестирования на ухудшение зрения (шрифт 12 Кг, высота знака 2,0 мл). Такие факты, наряду с низким качеством результатов тестов, можно объяснить косвенным образом: признаками «хронического зрительного утомления», обусловленным не только зрительной работой в условиях несоблюдения санитарно-гигиенических требований по фактору в аудиториях университета, но и использованием мобильных телефонов, планшетов, дисплеев компьютеров, телевизоров, средств технического обучения [11, 15] в учебных и рабочих целях, в быту.

Результаты применения психофизиологического тестирования в анализе музыкального воздействия на обучаемых технического университета некоторым образом показали, что предложение об измерении энергозатрат по внешней работе в этих процедурах не лишено рациональности и легитимности. В табл. 2 попытаемся оценить правомерность предлагаемой методики путём анализа сопоставления натурных данных её применения до и после занятия. Для повышения наглядности полученной информации в анализируемой таблице используем нативные (прямые) значения коэффициента достоверности различий (Фишера – Стьюдента) – столбец 4.

Объективными критериями легитимности предложенного методического приёма являются соотношения мощности затрат энергии в сравнении начального и конечного тестов, оценивающих изучаемые реакции на какой-либо раздражитель (занятие). Энергия, затрачиваемая на выполнение отдельного теста, характеризует его сложность и информативность в сравнении с другими опытами. Следует различать итоги применения тестов (таблиц) «до и после воздействия». Достоверная и/или закономерная динамика увеличения энергозатрат в конечном тесте по сравнению с начальным оценивает в какой-то мере как «утомительность» диагностической процедуры и/или как «физиологическую стоимость работы» в данной ситуации. Более высокая мощность начального теста в сравнении с конечным указывает на «приобретённую» в процедуре готовность выполнять задание – тренировку. В этом случае необходимо сменить содержание теста.

Второй и третий столбцы табл. 2 позволяют сопоставить расход энергии в тестах до и после занятий. При воздействии классической музыки наблюдается достоверное повышение энергозатрат в конечном итоге – в три раза. При воздействии рок-музыки наблюдается отсутствие достоверных различий (последняя строка табл. 2) начальных и конечных затрат энергии, что может указывать только на тенденции в диагностике или же на тренированность испытуемых. Предпоследняя строка 5 обсуждаемой табл. 2 может (на наш взгляд) однозначно расцениваться как высокая степень подготовленности (тренированности) испытуемых к тесту.

Заключение

Суть предлагаемого методического приёма – измерение мощности работы по «длине пути просмотренных знаков (м)» в произведении на вес регистрирующего устройства (авторучки – кг) в частном выражении от длительности выполняемого задания (с) позволяет достаточно корректно определять «физиологическую стоимость диагностической работы в когорте испытуемых» в зависимости от общих и индивидуальных характеристик работоспособности и специфики задач. Объективными критериями легитимности предложенного методического приёма являются соотношения мощности затрат энергии в сравнении начального и конечного тестов, оценивающих изучаемые реакции на какой-либо раздражитель (занятие). Полезность системы оценки энергозатрат по мощности диагностической работы учитывает реальные уровни необходимой работы. Проведение исследований требует особой подготовки, планирования и анализа получаемых результатов с учётом общих и специфических особенностей решаемых задач. Проверка возможности использования предлагаемой методики требует дополнительного психрометрического обоснования, экспериментальной апробации в различных профессиях и производствах, сравнительных анализов информативности о влиянии условий труда и других причин и обстоятельств на работающих.