Проекты

Особенности организации поведения в зависимости от ожидаемых результатов на примере решения математических задач

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Анатомия и физиология человека»

Направление работы: Нейрофизиология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1329
Предметы: Биология
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину» 2020 года

Актуальность

С целью удовлетворить общественный запрос в обучении механизмам принятия верных решений нейрофизиологи выделили закономерности, которые лежат в основе изменений или адаптаций, а также способствуют более быстрому и наиболее эффективному приспособлению организма к окружающей среде. Такие закономерности носят название «научение», а обучение – процесс, приводящий к этому. Понимание динамики и механизмов научения обеспечит разработку единой концепции принятия решений и выработку стратегии действий в новых ситуациях. Это позволит более точно прогнозировать поведение как отдельного индивида, так и общества в целом.

Цель

Определить, меняется ли динамика физиологических показателей в зависимости от результата, на достижение которого направлено поведение индивида.

Задачи

1. Разработать тест в гугл-форме, состоящий из простых математических задач.

2. Оценить физиологические показатели, характеризующие разные состояния организации поведения во время выполнения заданий.

3. Определить наличие изменения характера активности физиологических функций в зависимости от цели поведения.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• Датчик Zephyr H*M B

• Программма «HR-reader»

• Пакет программ «Stat Soft-Statistica 10.0»

Описание

В исследовании приняли участие 30 обучающихся 7–8 классов ГБОУ Школа № 1329. У всех участников регистрировали вариабельность сердечного ритма (ВСР).

Вариабельность сердечного ритма – физиологическое явление, проявляющееся в изменении интервала между началом одного сердечного цикла и началом следующего. Регистрация активности отдельного органа или системы органов позволяет судить о состоянии актуализированной функциональной системы. В качестве показателя оценки ВСР использовался метод нелинейной динамики, а именно оценка сложности – энтропия.

Респонденты были разделены на 3 группы по 10 человек каждая. Первая группа являлась контрольной: ученикам было предложено выполнить задание без оценки качества его выполнения. Вторая и третья группы – экспериментальные. Ученикам второй группы за правильное выполнение задания было предложено положительное подкрепление (вознаграждение), ученикам третьей группы за неправильное выполнение заданий – отрицательное подкрепление (наказание). В качестве интеллектуальной деятельности применялось решение математических задач, которые были идентичны для всех испытуемых.

Вариабельность сердечного ритма регистрировали с помощью прибора – датчика Zephyr H*M BT и программы «HR-reader». На каждом учащемся закреплялся датчик, регистрировавший показания его ВСР. Время выполнения теста – 10 минут. Затем с датчиков были сняты и расшифрованы данные о показателях ВСР у школьников. Расчёт энтропии вариабельности сердечного ритма осуществлялся автоматически. Статистический анализ данных проводился с помощью пакета программ «Stat Soft-Statistica 10.0».

Для проверки нормальности распределения переменных использовали критерий Шапиро – Уилка. Достоверность различий между двумя независимыми группами при распределении данных, отличных от нормального, определялась по U-критерию Манна-Уитни.

Результаты

1. На рис. 1 представлены усреднённые данные по группам 2 и 3, где испытуемым предъявлялись специальные условия. MarkA, MarkC, MarkE – метки, выставленные после представления испытуемому нейтрального условия. Вариативность сердечного ритма в ходе выполнения задания в нейтральных условиях возрастает в силу повышения количества степеней свободы в принятии решения из-за отсутствия стрессогенного фактора.

Mark B, Mark D – метки, выставленные после предъявления испытуемому условия: в случае ошибки он получал наказание или поощрение в случае успеха. ВСР при выполнении задания в таких условиях снижалась из-за необходимости выбора конкретного поведения.

На рис. 2 представлены данные ВСР у контрольной группы. Динамика ВСР практически отсутствует, так как после каждого нейтрально предъявления (MarkA-E) у испытуемых не было необходимости выбирать лучшее поведение из возможных, в связи с чем не происходило снижение ВСР.

 

Рис. 1. Вариабельность сердечного ритма в ходе выполнения заданий со специальным условием

Рис.2 Вариабельность сердечного ритма у контрольной группы

2. На основании статистической обработки показателей вариабельности сердечного ритма было показано, что энтропия в группах с отрицательным или положительным подкреплением снижалась, что свидетельствует о дедифференциации опыта из-за необходимости выбора лучшего варианта.

3. Энтропия в группах без подкрепления оставалась неизменной, так как у испытуемых не было необходимости выбирать лучшее поведение и актуализировать какой-либо опыт.

Выводы

В ходе работы подтверждено наличие зависимости степени и характера активности физиологических функций от цели, на достижение которой организуется поведение.

Перспективы использования результатов работы

Полученные данные могут быть использованы для дальнейших исследований в области организации образования в школе, чтобы сделать обучение наиболее эффективным.

Мнение автора

«Проект дал мне возможность познакомиться с методами и приёмами проведения научных исследований. Для меня важно, что работа имеет перспективу, а её результаты могут впоследствии применяться на практике. Дальнейшее исследование в этой сфере сможет помочь при выработке рекомендаций по организации учебного процесса.

Участие в конференции «Старт в медицину» позволило мне получить уникальный опыт, который пригодится в будущем при проведении научных исследований и при подготовке докладов»