автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Реализация процессора компьютерной экспресс-диагностики и контроля функционального состояния человека

¡»та оа

На правах рукописи

Корниенко Алексей Викторович

РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОРА КОМПЬЮТЕРНОЙ

ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКИ И КОНТРОЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Специальность 05.13.11. - Математическое и программное

обеспечение вычислительных машин, систем, комплексов и сетей

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Московской государственной академии приборостроения и информатики (МГАПИ)

Научные руководители:

Доктор технических наук, профессор Григорьев С.Г.

Кандидат физико-математических паук Рыжов В.А.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Семенов Н. А.

Кандидат технических наук, доцент Козлов O.A.

Ведущая организация: Институт высокопроизводительных

вычислительных систем РАН

Защита состоится " 16 "Щ^кЖ^Я 199^г. в час. на заседании диссертационного совета Д Сю3.93.01 в Московской государственной академии приборостроения и информатики по адресу: 107076, Москва, ул. Стромынка, д. 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАПИ.

Автореферат разослан " ß " ИМ-dvLX 1.

Ученый секретарь диссертационного совета

Д 063.93.01 __________________

к.т.н., доцещ:________• •• .. ^ М.В. Ульянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность.

Компьютерные и информационные технологии в своем распространении находят применение в самых различных сферах человеческой деятельности. Они уже активно используются в таких областях, как диагностика, тестирование, тренировка и развитие личности, определение и контроль функционального состояния, определение мобилизационной способности в критических ситуациях и т.п. Преимущества использования информационных технологий для задач тестирования человека очевидны. Появляются новые возможности развития личности, быстрой обработки большого числа данных, автоматизируется процесс получения результата, предоставляется возможность изучения огромного количества взаимосвязанных параметров.

Уже сейчас компьютерные и информационные технологии активно используются в процессах тестирования. Известно множество примеров тестовых компьютерных программ. К сожалению, практически все они являются переводом в компьютерную форму известных "бумажных" тестов. В качестве примера можно привести тесты-опросники типа ММР1, тестовую процедуру Айзенка на коэффициент интеллекта (1.(3.), цветовой тест Люшера и много других "традиционных" тестовых методик.

Главным недостатком большинства реализованных в настоящее время компьютерных тестов является то, что они не учитывают возросшие потребности к системам компьютерной диагностики. Перечислим недостатки существующих тестовых программ:

• отсутствует возможность оперативно отслеживать состояние человека, что может быть важным при диагностике представителей профессий связанных с риском или большой ответственностью, например летчиков, диспетчеров атомных станций и так далее;

• объективность многих тестов, прежде всего построенных по принципу анкетирования, вызывает сильное сомнение, более того существует специальная литература, позволяющая при желании "обмануть" даже очень хитрые тесты;

• тестовые программы не выполняют роль помощников-тренажеров для развития тех или иных навыков и способностей;

• не существует полноценной инструментальной среды для специалистов в области тестирования.

Этим определяется актуальность проблемы реализации процессора компьютерной экспресс-диагностики и контроля функционального состояния человека. Основу тестового комплекса составляют тесты с контролируемой экспериментальной ситуацией моделируемой на

компьютере. Одновременно тесты выполняют роль игроподобных тренажеров, позволяющих развивать и тренировать полезные способности и навыки. Данный комплекс является хорошим инструментом для социологов и психологов при проведении индивидуального и группового тестирования.

Целью работы является реализация процессора компьютерной экспресс-диагностики и контроля функционального состояния человека, включающая в себя разработку системы компьютерных тестов и программного администратора данной системы.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

• разработка архитектуры процессора "Экспресс-диагностика";

• разработка концепции системы адаптивных тестов;

• разработка информационных моделей тестовых процедур;

• разработка алгоритмов адаптации тестов к уровню притязаний испытуемого;

• программная реализация системы тестов;

• программная реализация функций администратора системы;

• создание компьютерной системы "Формула успеха".

Научная новизна.

• Найден способ объективного измерения и выделения в человеко-машинных системах чисто человеческих и чисто аппаратно-программных факторов, влияющих на общую эффективность данных систем.

• Выполнено построение моделируемых ситуаций, позволяющее проводить оценку функционального состояния человека по основным базовым характеристикам.

• Разработанный процессор компьютерной экспресс-диагностики является комплексным решением проблемы сбора, хранения, сопровождения, обработки и представления тестовой информации.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанный процессор экспресс-диагностики позволяет:

• повысить эффективность процесса компьютерной диагностики для индивидуальных и коллекгивных тестовых испытаний с целью выявить лучших по выделенным показателям;

• за короткое время проводить диагностику специалистов профессий связанных с риском или большой ответственностью;

• повысить эффективность учебного процесса при подготовке социологов и психологов;

Разработанная на основе данного процессора компьютерная система "Формула успеха" позволяет проводить тестирование в домашних условиях без привлечения специалиста-психолога.

На защиту выносятся:

• архитектура и программная реализация диагностического тестового комплекса "Экспресс-диагностика";

• информационные модели тестовых процедур, их разработка и программная реализация;

• алгоритмы адаптации уровня сложности тестовых процедур к уровню притязаний испытуемого.

Методы исследований. Проведенные в работе исследования базируются на использовании аппарата теории программ, технологии программирования, теории вероятностей и математической статистики.

Реализация результатов работы. Результаты работы использовались при исследовании проблем человеко-машинного интерфейса для образовательных и развивающих программных продуктов в Институте информатизации образования .Министерства общего и профессионального образования. Диагностический комплекс "Экспресс-диагностика" используется в учебном процессе на Социологическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены на следующих семинарах, конференциях и выставках: научном семинаре "Программное обеспечение персональных ЭВМ" (ВМК МГУ, 1993), межотраслевом семинаре МИИГЛ (Москва, 1994). научном семинаре "Организация сверхбыстрого диалога "человек-машина" (ЛИТ, Москва, 1996), научном семинаре лаборатории компьютерной психодиагностики (МГУ, 1997), российской конференции "Технология мультимедиа в образовании" (Ижевск, 1994), международной конференции Е\УНС1'96 (Москва, 1996), международной выставке компьютерных технологий 81МО'% (Мадрид, 1996), международной компьютерной выставке СеВ1Т"97 (Ганновер, 1997).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 124 страницах машинописного текста и содержит 14 рисунков. Список литературы состоит из 63 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается общая характеристика работы: обосновывается ее актуальность, научное значение и практическая ценность.

В первой главе проводится исследование проблем разработки и программной реализации систем компьютерной диагностики и тестирования личности.

Задача оценки функционального состояния человека распадается на две последовательные задачи: сбор объективной информации с

отсевом субъективных, а также неточных данных и обработку полученной на первом этапе информации с формулировкой заключительных выводов. Существуют три способа получения информации о личности и, соответственно, три типа данных.

1) L-данные (life record date). Описание образа жизни исследуемого лица. Данные получают путем формализации оценок экспертов, наблюдающих поведение испытуемого в течение некоторого периода времени. Для этого необходимы десятки экспертов. Полученные данные часто используются как внешний критерий, относительно которого измеряется валидность результатов. Данные подвержены в сильной степени действию инструментального искажения.

2) Q-данные (Questionnaire data). Изучение личности с помощью опросников и других методов самооценок. Число методик для получения этого типа данных - огромно. Опросники, самоотчеты, шкалы самооценок и т.п. занимают центральное место в личностных исследованиях. Их них наиболее широко используются: MMPI, CPI, 6PF, GZIS. Данные подвержены в сильной степени действию инструментального искажения, но в меньшей мере, чем L-данные.

3) Т-данные (Objective test data). Данные объективных тестов с контролируемой экспериментальной ситуацией. Радикально отличный подход к исследованию личности. Данные получают в результате объективного измерения поведения (вербального, невербального, социального и индивидуального) без обращения к самооценкам или оценкам экспертов. Для исследования создаются специальные микроситуации, способствующие проявлению основных свойств личности.

Тесты, рассматриваемые в данной работе, относятся к классу объективных тестов с контролируемой экспериментальной ситуацией, моделируемой на компьютере. Одновременно тесты выполняют роль игроподобных тренажеров, позволяющих развивать и тренировать полезные способности и навыки, необходимые человеку в его различных видах деятельности с одновременной их оценкой. Для каждого тестового исследования личности создаются специальные микроситуации, способствующие проявлению основных свойств личности - базовых характеристик. Набор базовых характеристик определяет комплект тестов.

Объективность результатов тестирования достигается соблюдением требований:

1. Имеется объективный способ получения оценок по реакции конкретного испытуемого - определяется его индивидуальная норма.

2. За очень короткий промежуток времени тестирования (1-2 минуты) для испытуемого находится отклонение от его

индивидуальной нормы, что позволяет судить о его функциональном состоянии на данный момент времени.

3. Эмоциональная игровая ситуация определяет мотивацию испытуемого (поддержание уровня выполнения тестовых

'< операций па пределе его возможностей).

4. Обеспечение отстройки от наработки манипуляторных навыков делает процедуру тестовых испытаний независимой от типа используемого компьютера или его комплектующих.

Таким образом, данная система тестов позволяет осуществлять контроль функционального состояния человека в реальном времени по выбранным базовым характеристикам, то есть осуществлять экспресс-диагностику.

Для понимания процессов происходящих при общении испытуемого с компьютерной программой была разработана модель операторской деятельности в системе "человек-машина". Вводятся такие понятия как курсорный объект, базовая операция, зона воздействия, диполь внимания, активная зона, эталон, стимул.

С появлением компьютерных технологий открылись новые возможности психодиагностического тестирования. Но наряду с новыми возможностями появились новые проблемы. При создании систем компьютерной диагностики происходило прямое перекладывание известных методик на компьютерную основу, и не учитывалась целостность системы "человек-компьютер". За основу была выбрана ошибочная парадигма: психолог со своей методикой тестирования подменялся на компьютерную систему с тестовыми программами. На самом деле ситуация обстоит несколько иначе. Если при проведении психологического испытания традиционным способом испытуемый всегда находится в привычной бытовой обстановке: беседа, ответы на вопросы, заполнение бланка, где от него требовалось владение традиционными навыками чтения, письма и т.п., то при работе с компьютерным тестом появляется новый системный фактор "человек-компьютер". Работа с компьютером уже сама является испытанием. Возникает картина интерференции этих двух процессов, в которой искомый результат теряется. Если привычное бытовое поведение человека в основном носит стабильно-предсказуемый характер, то включение человека в операторскую деятельность делает процесс тестового испытания не совсем предсказуемым. Вот поэтому для решения проблемы необходимо иметь четкую модель операторской деятельности.

Отправной гипотезой исследований и разработок является то, что предметом изучения являются не простая совокупность а) кибернетической системы и б) пользователя этой системы, а их "симбиоз". Это качественно новое образование, которое имеет свои

особенности и параметры, не присущие компонентам а) и б) по отдельности.

Предлагаемая методика, положенная в основу разработки диагностических компьютерных программ, позволяет решать большинство из указанных выше проблем, в частности, проблему интерференции. Метод основан на простой модели операторской деятельности и использует алгоритмы адаптации. Он воплощает в себе построение простых и компактных имитационных моделей деятельности и базовых реакций человека.

Правильный выбор оценочных параметров системы "человек-компьютер" и построение некоторых усредненных характеристик этой системы позволяет построить определенную комплексную характеристику - медиум, специальный интегральный вектор. Он строится на основе усредненных значений оценочных параметров системы при помощи весовых коэффициентов в специальном фазовом пространстве. Медиум подвижен и постоянно корректируется результатами текущих испытаний. Это позволяет решить ряд проблем:

• результаты компьютерного тестирования не зависят от операторских навыков испытуемого;

• результаты компьютерного тестирования не зависят от аппаратной конфигурации;

• результаты измерений выдаются в реальном времени.

Во второй главе описываются информационные модели тестовых процедур. Рассматривается принципы формирования интерфейса и механизмы программной реализации.

Прежде всего, необходимо сформулировать основные понятия и принципы функционирования системы тестов. Вводятся такие понятия, как испытание, сериал, текущий результат, норма, база, порог инициализации базы, максимальное усреднение базы, предельное отклонение от нормы.

При разработке тестов большое внимание уделялось вопросам интерфейса. Необходимо было предоставить пользователю простой и удобный механизм для управления процессом тестирования. Для того, чтобы освоить шесть различных тестов пользователю потребуется много усилий. Однако в том случае, если общая архитектура, средства управления и система отображения результатов будут реализованы в едином стиле, адаптация пользователя к тестовой среде пройдет наилучшим образом. Исходя из этих соображений, все тесты, были реализованы в рамках концепции единого интерфейса.

В работе рассматривается шесть тестов: "Реакция", "Быстрота и точность наведения", "Память", "Слежение", "Переключение внимания" и "Сортировка". Для каждого из них дается описание информационной модели тестовой процедуры, исследуются

особенности программной реализации. Кроме того, предлагаются механизмы адаптации тестов к уровню притязаний испытуемого.

Тест "Реакция" реализует процедуру последовательных испытаний на способность быстрого распознавания и выбора стимула, совпадающего с эталоном, когда эталон и стимулы предъявляются автоматически сразу за предыдущим испытанием. Тест регистрирует быстроту распознавания и выбора стимула, совпадающего с эталоном, и вычисляет коэффициент стабильности быстродействия распознавания и выбора.

При реализации данного теста был решен ряд задач, главная из которых состоит в том, как устанавливать скорость предъявления стимулов во время тестового испытания. В качестве решения предлагается устанавливать время между испытаниями в зависимости от скорости распознавания пользователем объектов-стимулов. Чем выше скорость, тем короче временной интервал. В случае возникновения ошибки, необходимо выдержать некоторую паузу перед следующим предъявлением, поскольку внимание пользователя на какое-то время неизбежно переключится на осознание новой ситуации и только затем перейдет в режим готовности к тестированию.

Тест "Быстрота и точность наведения" реализует процедуру последовательных испытаний на способность быстрого и точного наведения объекта управления на неподвижную цель, появляющуюся по случайному направлению на окружности. Тест регистрирует скорость реакции человека на появление цели (определение направления цели и выведение объекта управления в окрестность цели) и определяет точность наведения объекта на цель.

Характер действий пользователя в каждом испытании по наведению курсора на цель можно проследить с помощью специального графика. Каждая точка графика представляет собой расстояние между курсором и целью в некоторый момент времени. Однако в чистом виде подобный график неудобен для восприятия, так как его точки имеют сильный разброс. Предложена специализированная сглаживающая процедура, приводящая график в вид удобный для наблюдения и анализа.

Другой немаловажной проблемой является задача выделения и отбраковки ошибочных действий пользователя. В основном происходят ошибки двух типов. В первом случае, испытуемый слишком долго наводит курсор на цель. Во втором, нажатие левой кнопки мыши происходит в тот момент, когда курсор находился далеко от цели. И в том и в другом случае результат одного испытания окажется значительно хуже нормы, что в свою очередь приведет к сильному искажению при подсчете общего результата за сериал. В качестве защиты от ошибок, было предложено установить предельное значение для точности и для времени реакции. Любое испытание, в котором

будут превышены данные предельные значения, считается ошибочным и оно не будет учитываться при вычислении средних показателей за сериал.

Тест "Память" реализует процедуру испытания на объем оперативной памяти (коэффициент M.Q. - Memory Quality) и ее стабильность. Тест регистрирует максимальное количество запоминаемых визуальных объектов (ассоциативно не связанных между собой) и вычисляет коэффициент стабильности удержания в памяти максимального количества запоминаемых визуальных объектов.

В начале испытания в поле показа стимулов в произвольном порядке предъявляется некоторое число графических объектов -стимулов (различных известных изображений). Через некоторое время изображения стимулов пропадают, а в позиции эталона предъявляется новый объект - эталон (изображение, совпадающее с одним из стимулов). Задача испытуемого - указать при помощи курсора "мыши" то место в поле показа стимулов (позицию), в котором до этого находился стимул, совпадающий с эталоном. При правильном ответе количество стимулов в следующем испытании увеличивается, а при неправильном - уменьшается на единицу. При этом число стимулов, предъявляемых испытуемому, всегда соответствует его максимальным возможностям или больше на единицу.

Для получения достоверных результатов необходимо перед началом первого сериала определить уровень притязаний испытуемого. С этой целью была разработана специальная адаптивная процедура, позволяющая очень быстро установить, какое число объектов-стимулов следует предъявить пользователю в первом испытании первого сериала.

Другой немаловажный момент, возникший при программной реализации данного теста, заключался в том, что необходимо было определить способ задания времени предъявления стимулов. Наиболее приемлемый подход состоит в том чтобы устанавливать время предъявления стимулов в зависимости от числа стимулов. Задать подобную зависимость можно с помощью формулы: Т = Т0+К.Т1, где ТО - постоянный отрезок времени, К - количество стимулов, Т1 - шаг увеличения времени, Т - временя предъявления стимулов.

Параметры ТО и Т1 подбирались с помощью специальных экспериментальных исследований и были установлены: ТО = 0.7, Т1 = 0.8.

Тест "Слежение" реализует процедуру испытания на качество ручного управления во время слежения за стохастически движущейся цалью. Тест регистрирует точность наведения объекта управления на

стохастически движущуюся цель и вычисляет коэффициент стабильности удержания максимальной точности наведения.

Важным моментом при разработке теста является реализация модели стохастического движения цели. С точки зрения пользователя целевой объект должен двигаться по экрану случайным образом по произвольной, непредсказуемой траектории. Заметим, что перемещение объекта из одной точки п другую можно всегда представить как конечное число траекторий, каждая из которых является либо отрезком прямой, либо дугой окружности некоторого радиуса. Таким образом, если разбить время сериала на временные интервалы случайной длины, и на каждом интервале реализовать либо движение по прямой, либо по окружности, то в результате получится требуемая модель.

Для более успешной адаптации пользователя к тестовой операции, а также для повышения мотивации к тестированию разработан механизм качественной оценки действий испытуемого во время прохождения теста. Суть его состоит в следующем. Во время тестирования через фиксированные промежутки времени происходит оценка действий испытуемого и в зависимости от этого целевой объект закрашивается одним из пяти цветов: голубой, зеленый, желтый, красный, серый. Каждый цвет показывает, насколько успешно проходит испытание. Голубой цвет означает "отлично", зеленый -"хорошо", желтый - "нормально", красный - "плохо" и серый - "очень плохо". Подобный механизм дает качественную оценку действиям пользователя во время прохождения теста и заставляет его тестироваться на предельном для себя уровне.

Тест "Переключение внимания" реализует процедуру последовательных испытаний на скорость переключения внимания между двумя информационными пространствами, заполненными различными визуальными объектами, при поиске и указании стимула, совпадающего с предъявленным эталоном. Новый эталон и стимулы предъявляются автоматически сразу за предыдущим испытанием. Тест регистрирует максимальную скорость переключения внимания из одного информационного пространства в другое при выполнении процедуры поиска и указания стимула, совпадающего с предъявленным эталоном, и вычисляет коэффициент стабильности скорости переключения внимания.

На этапе программной реализации тестовой процедуры особое внимание уделялось операции указания стимула. Наиболее естественный на первый взгляд способ - использовать для этой цели щелчок левой кнопки мыши после наведения курсора на нужный объект. Однако при апробации теста выяснилось, что данный способ имеет существенный недостаток. Он неустойчив к ошибкам испытуемого, то есть любое неверное нажатие приведет к существенному снижению общего результата. В связи с этим был

предложен другой способ указания стимулов - простое наведение курсора, сопровождающееся звуковым сигналом. В этом случае исключается сама возможность совершения ошибочного действия, связанного с неверным указанием стимула.

Тест "Сортировка" реализует процедуру испытания человека на способность безошибочного внимания и стабильного поддержания его высокого уровня. Методика реализована при помощи моделируемой ситуации безошибочного распознавания и выбора определенных стимулов в потоке стимулов. Программа регистрирует максимальную скорость потока стимулов при заданной надежности выделения из потока стимулов, совпадающих с заданным эталоном, а также определяет коэффициент стабильности удержания максимальной скорости потока.

Одним из результатов теста является средняя скорость потока стимулов за сериал. В связи с этим, необходимо предусмотреть механизм для регулирования скорости потока стимулов, зависящий от действий испытуемого. При безошибочных действиях скорость нужно увеличить, а при большом числе ошибок - уменьшить. Для реализации этого механизма введены две важные сущности: сегментация потока стимулов и доля допустимых ошибок. Весь поток объектов-стимулов разбивается на сегменты равной длины и для каждого сегмента устанавливается доля допустимых ошибок (для всех - одинаковая). После прохождения очередного сегмента происходит проверка -сколько операций сортировки выполнено правильно, а сколько с ошибкой. Затем, результат проверки сравнивается с долей допустимых ошибок и на основе этого сравнения принимается решение: если результат меньше доли допустимых ошибок, то скорость потока увеличивается, если больше, то уменьшается, а при равенстве остается неизменной.

Необходимо также остановиться на таком важном аспекте, как предварительный этап тестирования. Этот этап нужен для того, чтобы в начале первого сериала скорость потока стимулов уже была близкой к предельной для данного испытуемого. Поскольку у разных людей предельная скорость может сильно отличаться, нужно дать возможность каждому выйти на этот уровень. Для этих целей предусмотрен специальный предварительный этап. При первом запуске устанавливается минимальная начальная скорость потока, затем при безошибочном тестировании, она начинает постепенно увеличиваться, до тех пор, пока число ошибок в одном сегменте не превысит числа допустимых ошибок. В этот момент предварительный этап завершается, скорость потока, на которую удалось выйти, сохраняется, и именно с нее начнется первый "зачетный" этап.

После подробного рассмотрения каждого теста в работе проводится исследование влияния манипуляторных навыков

пользователя на результаты тестовых испытаний. В конечном итоге делаются следующие выводы: Два теста "Память" и "Сортировка" полностью независимы от манипуляторных навыков. Тест "Реакция" в незначительной степени зависит от клавиатурных навыков. Тест "Переключение внимания" также в незначительной степени зависит от навыков работы с мышью. Результаты пользователей, показанные ими в тестах "Быстрота и точность наведения" и "Слежение", будут зависеть от манипуляторных навыков, в том случае, если отсутствует опыт работы с конкретной мышью.

Третья глава посвящена описанию механизмов разработки и реализации компьютерного тестового комплекса "Экспресс-диагностика".

Разработка и реализация тестовых процедур - лишь первый этап в процессе создания полноценного программного средства, пригодного для решения большинства задач компьютерной диагностики человека. Необходимо разработать более мощную программу-комплекс, включающую в себя, как сами тесты, так и дополнительные модули, выполняющие различные вспомогательные функции.

Прежде всего, следует определить основные принципы разработки подобных комплексов. Основными узловыми моментами, на которых нужно сосредоточиться разработчику, будут:

1) определение целей и задач системы,

2) выделение уровней доступа,

3) защита данных,

4) предоставление возможности работать с любым числом испытуемых,

5) наличие средств настройки параметров системы,

6) механизмы обработки и предоставления результатов тестирования,

7) особый подход к документированию.

При разработке архитектуры системы "Экспресс-диагностика" и при ее программной реализации все эти узловые моменты были взяты за основу, что позволило снизить накладные расходы по проектированию, программированию, отладке и сопровождению системы.

Компьютерная система "Экспресс-диагностика" состоит из блока "Администратор" и блока "Пользователь". Блок "Администратор" предназначен для преподавателя, руководителя или иного лица ответственного за проведение тестовых испытаний в коллективе.« Он предоставляет широкий спектр возможностей по сопровождению процесса прохождения тестов и позволяет:

1) формировать группы испытуемых;

2) создавать и редактировать анкеты испытуемых;

3) составлять месячные планы тестирования для группы;

4) устанавливать выборочный контроль тестирования;

5) просматривать результаты тестирования любого испытуемого;

6) сравнивать результаты испытуемых по каждому тесту;

7) формировать отчет о проведении контрольных испытаний;

•8) настраивать параметры системы.

Блок "Пользователь" предназначен для испытуемого. В его состав входят шесть тестов и подсистема запуска, которая обеспечивает удобный интерфейс проведения тестовых испытаний, и позволяет пользователю:

1) проходить плановое тестирование;

2) узнавать свое расписание; ,

3) проходить любой тесг в режиме тренировки;

4) вызывать информационно-справочную систему.

Далее в работе подробно описаны функции пользовательского интерфейса системы. Рассматриваются отличия между режимом планового тестирования и режимом тренировки. Описываются особенности программной реализации блока. Наиболее важные из них: защита от несанкционированного использования и копирования отдельных тестовых модулей и передача данных из тестовых модулей в модуль управления.

Большое внимание уделяется описанию функций администратора комплекса и механизмам их реализации. Разработан гибкий механизм обмена данными между системами, установленными в различных местах. Он основывается на новой сущности, которая получила название "Портфель". Имеется возможность скопировать полную информацию о любых сотрудниках в "Портфель", перенести ее в систему, установленную в другом месте, и затем выполнить вставку из "Портфеля". После этой операции данные о выбранных сотрудниках будут доступны в новой системе.

Другой реализованный механизм связан с предоставлением администратору средств контроля за прохождением сотрудниками тестовых испытаний. Описываются возможности по составлению плана с последующей проверкой его выполнения различными сотрудниками и по назначению контрольных испытаний.

Предлагаются механизмы представления результатов тестирования. Результаты могут быть отображены в двух видах: динамика параметров тестов во времени и среднее состояние на данный момент.

В четвертой главе рассматриваются принципы программной реализации тестов для домашнего использования. Дается общая характеристика системы "Формула успеха".

Прежде всего, рассматривается состояние и перспективы развития программного^ обеспечения ~ для домашних компьютеров. Определяющим моментом в этом направлении стала доступность

персонального компьютера для широкого круга людей. В настоящее время активно разрабатывается программное обеспечение, предназначенное для этой категории пользователей, однако практически не представлено такое направление, как программы для самотестирования и оценки человеком своих возможностей. Система "Формула успеха" относится именно к этому классу.

Дается описание архитектуры системы, особенности установки и функции управления программой. Рассматриваются основные блоки системы и их предназначение. Описываются приемы работы с каждым блоком.

Основная задача системы "Формула успеха" - предоставить удобное средство, которое позволило бы пользователю проверять свое функциональное состояние в любой момент времени, а также тренировать быстроту и точность реакции. Для этих целей предназначен главный блок системы - "Тестирование". Приводится подробное описание данного блока, и рассматриваются особенности его программной реализации. В частности, исследуются формулы для вычисления результатов и графический способ их представления.

Также как и в системе "Экспресс-диагностика" процесс юстирования cocí он г из прохождения сериалов. Каждый сериал состоит из семи испытаний. Во время испытания пользователю нужно быстро и точно навести курсор на случайно появившийся объект-цель и нажать правую кнопку мыши. Результат испытания вычисляется по формуле:

] = д/(A.T):+(B.R): ,

где Т - время реакции в секундах, R - точность в пикселях, А и В -весовые коэффициенты, которые подбирались экспериментальным путем и были установлены: А = 1.00, В = 0.37.

Для пользователя проходящего тестирование заводится специальная база, в которой хранятся результаты сериалов, усредненные результаты по всем пройденным сериалам, подробная информация о последнем сериале, дата и время тестирования и так далее. После завершения очередного сериала происходит перерасчет усредненных значений в базе. Для просмотра подробных результатов тестирования создан специальный блок, с помощью которого пользователь может узнать отклонение текущего результата от' индивидуальной нормы, увидеть прогноз на тот или иной вид деятельности, получить представление об уровне своей мобилизационной готовности.

Система "Формула успеха" предназначена для домашнего использования, поэтому наряду с тестом были разработаны специальные подсистемы, призванные повысить интерес к программному продукту и предоставить более широкие возможности по его внедрению. К таким системам, прежде всего, относится блок

игровых программ, которые были реализованы на базе тестовой процедуры. Каждая игра имеет свой сценарий, однако все они объединены тем, что основной игровой операцией является операция наведения курсора на целевой объект. Другой важный блок позволяет пользователям проводить соревноваться между собой. В тех случаях, когда компьютер используется несколькими членами семьи, такая возможность может быть очень полезной. Для более детального ознакомления с научно-методическими материалами, которые легли в основу создания системы, предназначена специальная часть программы, названная "информационный блок". Он позволяет глубже понять сущность тех или иных разделов, представленных в системе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении перечислим основные результаты диссертационной работы:

1. Проведено исследование принципов разработки и реализации компьютерных программ диагностики человека. Описаны основные подходы к тестированию, выделяется способ получения результатов на основе объективных тестов с контролируемой экспериментальной ситуацией, моделируемой на компьютере.

2. Разработана архитектура процессора "Экспресс-диагностика". Предложенный процессор является комплексным решением проблемы сбора, хранения, сопровождения, обработки и представления тестовой информации.

3. Разработана концепция системы адаптивных тестов. Основу данной концепции составляет подход, при котором система "человек-машина" рассматривается как единое целое. По результатам тестирования строится специальный интегральный вектор, дающий качественную оценку текущего функционального состояния человека и позволяющий объективно измерять и выделять в человеко-машинных системах чисто человеческие и чисто аппаратно-программные факторы, влияющие на общую эффективность данных систем.

4. Разработаны информационные модели тестовых процедур. Обозначены ключевые понятия тестов: испытание, сериал, текущий результат, норма, база. Выполнено построение моделируемых ситуаций, позволяющее проводить оценку функционального состояния человека по основным базовым характеристикам.

5. Разработаны алгоритмы адаптации уровня сложности тестов к уровню притязаний испытуемого. Данные алгоритмы предназначены для повышения эффективности тестовых испытаний. Основные функции, которые они выполняют: коррекция уровня сложности тестовой процедуры в зависимости от уровня притязаний испытуемого,

настройка первого испытания, информационная поддержка испытуемого во время тестирования.

6. Разработаны общие требования к проектированию диагностических комплексов. Показано, что функциональное наполнение должно включать в себя: средства по организации процесса тестирования, механизмы защиты программ и данных, средства представления результатов.

7. Осуществлена программная реализация системы тестов. Предложенная система состоит из шести тестов: "Реакция", "Быстрота и точность наведения", "Память", "Слежение", "Переключение внимания" и "Сортировка". В каждом тесте создаются специальные микроситуации, способствующие проявлению основных свойств личности - базовых характеристик. Результаты тестирования выдаются в реальном времени и не зависят ни от операторских навыков испытуемого ни от аппаратной конфигурации.

8. Выполнена программная реализация функций администратора комплекса "Экспресс-диагностика". Блок "Администратор" предназначен для лица, ответственного за проведение тестовых испытаний в коллективах. Он предоставляет широкий спектр услуг по сбору, сопровождению, анализу и отображению тестовой информации.

9. Разработана и реализована компьютерная система "Формула успеха", которая позволяет проводить тестирование в домашних условиях без привлечения специалиста-психолога.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Корниенко Л.В. Принципы построения системы "Экспресс-диагностика" и перспективы ее использования в учебном процессе. Научно-методический журнал "Педагогическая информатика". - М., ИНИНФО, №2, 1998.

2. Рыжов В.А., Трофимов C.B., Корниенко A.B. Методы динамической адаптации обучающих и тестовых систем. - М., РОСЦИО, 1992.

3. Рыжов В.А., Трофимов C.B., Корниенко A.B. Игровые обучающие принципы и их использование в технологии обучения на базе компьютерных систем. - М., РОСЦИО, 1992.

4. Рыжов В.А., Трофимов C.B., Корниенко A.B. Состав и общие требования к компьютерным обучающим комплексам, базирующимся на средствах мультимедиа (проблема синхронизации процессов). - М., РОСЦИО, 1992.

5. Рыжов В.А., Трофимов C.B., Корниенко A.B. Технология разработки обучающих игровых программ (Мультипликация, графика). - М.: ИНИНФО, 1993.

6. Рыжов В.А., Трофимов C.B., Корниенко A.B. Принципы контроля функционального состояния обучаемого (технология разработки обучающих и игровых программ) - М.,ИНИНФО, 1994.

7. Рыжов В.А., Корниенко A.B. Методы динамической адаптации игровых и обучающих систем. Российская конференция "Технология мультимедиа в образовании" 2-4 ноября 1994 года, Ижевск.

8. Рыжов В.А., Трофимов C.B., Корниенко A.B., Миляев В.И. Модель операторской деятельности в системе "человек-машина". Экспресс-диагностика и контроль функционального состояния человека. -М.,ИНИНФО, 1995.

9. Рыжов В.А., Корниенко A.B. Использование игровых принципов в обучающих системах и программах. Игровой момент. - М.: ИНИНФО, 1995.

10. Рыжов В.А., Корниенко A.B. Создание эргономичных средств управления и психологически-комфортных композиций экранных изображений в среде виртуальной реальности. - М.: ИНИНФО, 1996.

11. Рыжов В.А., Корниенко A.B., Демидович Д.В. Концепция диполя в модели операторской деятельности. - М.: ИНИНФО, 1997.

Подписано в печать Об.11.98г. Формат 60x84. 1/16. Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 124._

МГАПИ