Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

Факультет информационных систем и технологий

Кафедра информационных и развивающих образовательных

систем и технологий

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к выпускной квалификационной работе на тему:

«Информационная система исследования влияния асимметрии мозга на деятельность специалиста»

СТУДЕНТА ГИП-112 Марковой Юлии Евгеньевны

Самара 2016 г.



РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа бакалавра.

Пояснительная записка: 89 с., 39 рис., 5 таб., 17 источников, 3 приложения.

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСИТЕМА, НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ, МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ, МЕЖПОЛУШАРНАЯ АСИММЕТРИЯ, ИССЛЕДОВАНИЕ

Объектом проектирования является информационная система влияния асимметрии мозга на деятельность специалиста на основе результатов теппинг-теста.

Целью работы является разработка информационной системы, позволяющей исследовать влияние психологических механизмов, межполушарной асимметрии в частности, деятельность специалиста, в том числе при их подготовке и кадровом отборе.

Информационная система разработана по методологии UML. Система может быть использована как инструмент для установления силы нервной системы и, следовательно, прогноза эффективности работы данного специалиста. Информационная система обработки моторных проб (автоматизированный теппинг-тест) позволяет определить доминантное полушарие мозга. Работа системы показана на примере взаимодействия «Преподаватель - Студент» (при профессиональной подготовке специалиста).



СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ

1.1 Нейрофизиологические процессы и их влияние на деятельность специалиста

1.2 Методики выявления межполушарной асимметрии и силы нервной системы

1.3 Формулирование требований к результатам исследования

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

2.1 Обоснование выбора математического аппарата

2.2 Построение математической модели исследования свойств нервной системы по психомоторным показателям

3. ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА

3.1 Обзор аналогов

3.1.1 Аналоги на российском рынке

3.1.2 Другие системы экспресс-диагностики психомоторных показателей

3.1.3 Сравнительный анализ аналогов

3.2 Описание информационной системы

3.2.1 Функции, реализуемые системой

3.2.2 Программное обеспечение

3.2.3 Информационное обеспечение

3.2.4 Характеристики объекта автоматизации

3.2.5 Руководство пользователя

3.2.6 Архитектура и платформа реализации, включая язык программирования, СУБД

3.2.7 Основные интерфейсы

3.2.8 Описание использованных методов и классов

3.3 Диаграммы

3.3.1 Диаграмма вариантов использования

3.3.2 Сценарий

3.3.3 Диаграммы классов

3.3.4 Диаграмма компонентов

3.3.5 Диаграмма развёртывания

4. ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1 Исходные данные

4.2 Разработка плана исследования

4.3 Проведение психологического эксперимента

4.4 Анализ результатов

5. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ И САМОРАЗВИТИЕ

5.1 Сведения о деятельности возглавляемого научного микроколлектива

5.1 Перечень публикаций

5.2 Перечень участия в конференциях

5.3 Перечень выполненных курсовых работ и проектов в период обучения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ



СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ПМО	программно-методическое обеспечение
НИОКР	научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы
НС	нервная система
КСНС	коэффициент силы нервной системы
UML	унифицированный язык моделирования
РАН	Российская академия наук
ПК	персональный компьютер
СГАСУ	Самарский государственный архитектурно-строительный университет
PF	(англ. Personal factors) - личностные факторы
CPI	(англ. California Psychological Inventory) - Калифорнийский психологический опросник
НОП	Научная образовательная программа



ВВЕДЕНИЕ

Использование современной компьютерной техники предоставляет качественно новые возможности для проведения диагностики личности и группы, так актуальной в настоящее время. Психологические тестирования и диагностика сейчас имеют большое значение в крупных организациях, при приеме на работу, при продвижении по карьерной лестнице, при диагностике конфликтных ситуаций, и область применения очень обширна. Это можно отнести ко всем этапам процесса психологической диагностики. Но как правило в век современных компьютерных технологий, тестирование так же проводится вручную, без использования информационных технологий, что является не эффективным решением. Так с помощью информационных технологий значительно упрощаются фиксация и обработка ответов специалиста при одновременном снижении вероятности ошибок на данном этапе диагностики (которые при ручной обработке практически неизбежны).

Также резко увеличивается оперативность предоставления результатов диагностики и возрастает «пропускная способность», проще говоря позволяет в разы больше обработать информации, что особенно важно при проведении массовых исследований. Существенным плюсом компьютерных средств психологической и профессиональной диагностики является быстрота перевода полученных первичных данных по тестам в стандартные значения и наличие базовых вариантов интерпретации показателей. Таким образом, компьютерные системы диагностики освобождают пользователя от трудоемких рутинных операций и позволяют сосредоточиться на решении содержательных профессиональных задач.

Следует подчеркнуть, что использование компьютерной техники дает потенциальную возможность не только «протестировать» специалиста, но и соотнести полученные результаты с несколькими выборками стандартизации теста (профессиональными, социально-демографическими, должностными и т.д.), обеспечивая более полную оценку специалиста.

Также важно отметить, что значимым преимуществом является возможность накапливать данные, проводить их анализ и наглядно представлять большие объемы тестируемых данных. Эта информация может быть использована как для последующей коррекции тестовых методик, так осуществления эффективного поиска требуемой информации о специалисте.

В настоящее время вопросу эффективности деятельности специалиста уделяется повышенное внимание. Многочисленные исследования подтвердили преимущество личностных качеств над умственными способностями во всем, что касается образования. Эксперты выяснили, что по оценке студентами их личностных качеств можно предсказать, насколько выдающимися будут их академические успехи. Кроме того, прогноз является не менее точным, чем определение успешности по уровню знаний. То есть определенные качества личности и разные психологические механизмы могут серьезно повлиять на научную и творческую деятельность, а также на деятельность специалиста (трудовую, учебную, исследовательскую и т.д.).

В каждом конкретном учреждении, в том числе при подготовке специалистов (школьников/студентов), существуют свои факторы, оказывающие влияние на эффективность работы специалистов, а также студентов или учеников. Деятельность учащегося или студента характеризуется качеством и эффективностью его работы. Качество работы определяется многими факторами. Стрессоустойчивостью, обучаемостью, работоспособностью. Кроме того, важную роль играет и характер человека, но очень редко уделяется внимание психофизиологическим особенностям, строению нервной системы и т.п. Поэтому исследование степени влияния асимметрии мозга на деятельность специалиста является актуальной.

Целью работы является разработка информационной системы, позволяющей исследовать влияние психологических механизмов, межполушарной асимметрии в частности, на деятельность специалиста, в том числе при их подготовке и кадровом отборе.

Для достижения цели нами были поставлены следующие задачи:

1) изучить литературу и основные вопросы нейрофизиологических процессов асимметрии мозга и силы нервной системы;

2) разработать структуру информационной системы, сформулировать требования к ее характеристикам;

3) разработать информационную систему проведения теппинг-теста;

4) протестировать работу информационной системы на студентах факультета информационных систем и технологий.

При решении поставленных задач используются методы математического моделирования, проектирования и моделирования информационных систем (UML), сравнительный анализ, статистический анализ, методы психологической и нейрофизиологической диагностики.

Объект автоматизации: процесс тестирования для определения мозговой асимметрии и силы нервной системы специалиста.

Объект исследования: эффективность деятельности специалиста.

Предмет исследования: психологические особенности личности.

Средство: информационная система исследования влияния асимметрии мозга на деятельность специалиста.

Новизна исследования заключается в проведении теппинг-теста для определения асимметрии мозга и силы нервной системы с помощью разработанной информационной системы.

Теоретическая значимость заключается в расширении представлений о влиянии асимметрии мозга на деятельность специалиста. Практическая значимость - в информационном обеспечении проведения психологической диагностики (теппинг-тест).



1. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ

1.1 Нейрофизиологические процессы и их влияние на деятельность специалиста

Поскольку в данной работе исследуется влияние межполушарной асимметрии необходимо разобраться в природе нейрофизиологических процессов и межполушарной асимметрии, в частности. Психическая деятельность человека состоит не только в построении более сложных нервных моделей окружающего мира (основе процесса познания), но и в производстве новой информации, разных форм творчества.

Несмотря на то, что многие проявления психического мира человека оказываются оторванными от непосредственных стимулов, событий внешнего мира и кажутся не имеющими под собой реальных объективных причин, нет сомнения, что начальными, запускающими их факторами являются вполне детерминированные явления и предметы, отражающиеся в структурах мозга на основе универсального нейрофизиологического механизма - рефлекторной деятельности. Эта идея, высказанная И.М. Сеченовым в 1862 году в виде тезиса «Все акты сознательной и бессознательной деятельности человека по способу происхождения - суть рефлексы», остается общепризнанной [1].

В основе психической деятельности лежат не элементарные процессы возбуждения и торможения, а системные, объединяющие многие одновременно протекающие в мозге процессы анализа и синтеза в интегрированное целое. Психическая деятельность - функция целостного мозга, когда на основе интеграции многих нейрофизиологических механизмов мозга возникает новое качество - психика. При этом нервная модель стимула есть не что иное, как нейрофизиологическая основа формирования субъективного образа. Субъективный образ возникает на базе нервных моделей при декодировании информации и сравнении ее с реально существующим материальным объектом [2].

В настоящее время установлены следующие достаточно определенные корреляции между различными проявлениями психической деятельности и нейрофизиологическими показателями работы мозга:

1) «волны ожидания» на ЭЭГ, которые регистрируются в ответ на сигнал, предупреждающий о предстоящей команде к действию [3];

2) поздние компоненты вызванного потенциала, ассоциируемые с корковыми механизмами оценки смыслового содержания сенсорных сигналов [4];

3) мозговые коды психической деятельности в виде определенных паттернов импульсной активности нейронов. При мульти-клеточном отведении импульсных реакций корковых нейронов установлена специфичность паттернов (узоров) импульсных потенциалов нервных клеток и нейронных ансамблей не только в отношении физических (акустических) сигналов, но и семантического (смыслового) содержания воспринимаемых слов [5].

В основе характера человека и его деятельности лежат различные психологические механизмы и нейрофизиологические процессы, которые являются результатом работы нервной системы. Вот самые известные:

- процесс возбуждения;

- процесс торможения;

- подвижность нервных процессов;

- скорость психических реакций.

Различные нейрофизиологические процессы и их показатели могут сказать нам о качестве будущей работы специалиста, что позволит даже спрогнозировать эффективность будущей работы.

Учеными СГАСУ также доказана необходимость дифференциации обучения по качествам личности. Исследования проведенные на студентах СГАСУ показали, что успешность обучения некоторым специальностям обусловлена межполушарной асимметрией [6].

1.2 Методики выявления межполушарной асимметрии и силы нервной системы

Для описания личностных качеств и различных нейрофизиологических

процессов, происходящих в организме человека, существует множество различных тестов и методик.

В ходе работы были проанализированы несколько тестов личностных характеристик.

Это и «16 личностных факторов» Кеттела (16 PF личностный опросник Кеттела). Оценка результатов производится исходя из 16 факторов, среди которых можно выделить такие: эмоциональная устойчивость, интеллектуальное развитие, доминантность, беспечность-сдержанность, моральный контроль поведения, устойчивость к стрессу и т.д.

Также и цветовой тест Люшера, основанный на субъективном предпочтении цветовых стимулов. Этот тест определяет оценку направленности на определенную деятельность, настроение, функциональное состояние и наиболее устойчивые черты личности.

Личностный опросник Гауха (CPI, Калифорнийский личностный опросник), показывает проекцию личностных особенностей на социальное поведение. Автор - Г. Гаух (H. G. Gough), русскоязычная версия в переводе Н. Графининой. Разработан на основе MMPI, изначально создавался как инструмент для диагностики психически нормальных людей. Содержит 480 заданий, на каждое из которых тестируемый должен дать ответ «верно» или «неверно».

Стоит отметить, что даже у самого превосходного теста есть один существенный недостаток - человеческий фактор. К сожалению, каким бы честным ни пытался быть тестируемый, всегда остается вероятность того, что результаты будут слишком субъективными. В этом плане методики являются более подходящим вариантом, так как исключают возможность воздействия человеческого фактора, то есть абсолютно объективны.

Определение функциональной латерализации полушарий головного мозга (латерализация - процесс, посредством которого определенные функции локализуются в левом или правом полушарии). Иногда распределение функций между полушариями происходит не по традиционной схеме: правое полушарие - гуманитарное, левое - логическое. Встречаются случаи обратной латерализации функций между полушариями: правое полушарие - логическое, левое - гуманитарное.

Рассмотрим несколько методик для определения межполушарной асимметрии.

Для диагностики локализации функций в полушариях головного мозга можно использовать следующий тест.

1-й этап. Испытуемому предлагается закрыть глаза и «мычать», не открывая рта. При этом активно включаются в работу образное полушарие и голова непроизвольно поворачивается в противоположную сторону. Если образное полушарие - правое, то голова поворачивается влево, если левое - вправо. Логическое полушарие отключается.

2-й этап. Испытуемому предлагается закрыть глаза и считать в прямом или обратном порядке. При этом активно включается в работу логическое полушарие. Если оно левое, то глаза и голова непроизвольно поворачиваются вправо, если правое - влево. Образное полушарие в это время отключается.

Наиболее точным приемом диагностики типа функциональной асимметрии полушарий головного мозга является аппаратурная диагностика - электроэнцефалограмма, прибор «Активациометр». Однако в психологии и педагогике используются и другие методики. Остановимся на них подробнее.

Тест И.П. Павлова. Для характеристики типов высшей нервной деятельности И.П. Павлов ввел представление о трех типах: «мыслительном», «художественном» и «среднем». По определению Павлова, впечатления, ощущения и представления об окружающей внешней среде, как общеприродной, так и социальной (исключая слово, слышимое и видимое), -- это первая сигнальная система, общая у людей с животными. Ее преобладание характерно для людей «художественного» типа. Слово (речь) лежит в основе второй сигнальной системы. Преобладание второй сигнальной системы характерно для «мыслительного» типа. Многочисленные данные о функциональной специализации полушарий головного мозга позволяют соотнести концепцию Павлова о двух сигнальных системах с особенностями работы полушарий и «распределением» ролей, которое существует в их совместной деятельности. Обязательное условие для диагностики детей -- их умение читать. Тестирование рекомендуется проводить индивидуально.

Методика выявления соотношения сигнальных систем Е.А. Климова. Испытуемым предъявляются девять различных пар кружков одинакового размера, в одном случае -- со словесными, а в другом -- с цветовыми обозначениями (розовый, синий, красный, зеленый, желтый и т.д.). Время экспозиции -- 30 секунд. Испытуемым предлагается запомнить предъявленные пары раздражителей. После предъявления кружков со словесными обозначениями испытуемые должны написать (сказать), что запомнили (функция левого полушария). После показа цветных кружков испытуемые должны расположить их в предъявленном сочетании (функция правого полушария).

Подсчитывается количество правильно воспроизведенных словесных и цветовых пар раздражителей. Показателем соотношения сигнальных систем служит отношение величин запомненных цветовых и словесных пар (К).

В работе Ломова Б.Ф. «Методологические и теоретические проблемы психологии» [7] говорится, что при анализе ощущений и восприятия нейрофизиологический процесс является посредником между объектом, воздействующим на органы чувств, влияние которого трансформируется в нервный процесс, и формированием его образа.

Методика экспресс-диагностики свойств нервной системы по психомоторным показателям Е. П. Ильина [8] (теппинг-тест) известна давно. Она входила еще в список методов определения свойств нервной системы, разработанных в школе И.П. Павлова. Он относительно прост, занимает немного времени и не требует сложного оборудования, поэтому применяется до сих пор, хотя дает лишь ориентировочное представление о силе нервной системы. Методика основана на определении динамики максимального темпа движения рук.

Теппинг-тест (по Е.П. Ильину) поможет нам разобраться в том, как межполушарная асимметрия может повлиять на деятельность специалиста. Мы выбрали теппинг-тест, потому что он лучше всегда выявляет особенности асимметрии мозга, позволяет понять, в чем преимущества тестируемого, стиль его мышления на основе функциональной асимметрии мозга человека, т.е. доминировании у него активности правого или левого полушария.

В зависимости от того, какое полушарие является доминирующим, изменяются способы восприятия информации, чувство времени, интеллектуальная производительность, стиль мышления, степень владения ситуационным ресурсом.

Основное назначение системы - помощь в исследовании влияния асимметрии мозга на деятельность специалиста.

Все результаты делятся на пять видов (рисунок 1). Отобразив их на графиках, получим следующие варианты: 1 - выпуклый тип, 2 - ровный тип, 3 - нисходящий тип, 4 - промежуточный и 5 - вогнутый.

· выпуклый тип -- темп нарастает до максимального в первые 10-15 секунд работы; далее к 25-30 секундам он может снизиться ниже исходного уровня, то есть того уровня, который наблюдался в первые 5 секунд работы; этот тип кривой свидетельствует о наличии у испытуемого сильной нервной системы (рисунок 1а);

· ровный тип -- максимальный темп удерживается примерно на одном уровне в течение всего времени работы; этот тип кривой характеризует нервную систему испытуемого как нервную систему средней силы (рисунок 1б);

· нисходящий тип - взятый испытуемым максимальный темп снижается уже со второго 5-секундного отрезка и остается на сниженном уровне в течение всей работы; этот тип кривой свидетельствует о слабости нервной системы испытуемого (рисунок 1в);

· промежуточный тип - темп работы снижается после первых 10-15 секунд; этот тип расценивается как промежуточный между средней и слабой силой нервной системы - средне-слабая нервная система (рисунок 1г);

· вогнутый тип - первоначальное снижение максимального темпа сменяется затем кратковременным возрастанием темпа до исходного уровня; вследствие способности к кратковременной мобилизации такие испытуемые также относятся к группе лиц со средне-слабой нервной системой (рисунок 1г).

Рисунок 1 - Графики результатов

Важной особенностью теппинг-теста является возможность вычисления асимметрии мозга, при помощи специально разработанных формул, в которых используются данные моторных проб правой и левой рук.

1.3 Формулирование требований к результатам исследования

В работе произведено исследование влияния асимметрии мозга на деятельность специалиста. Разработана ИС, предназначенная для проведения теппинг-теста с последующей обработкой результатов. Эта ИС ориентирована на оценку моторных проб и силы нервной системы посредством тестирования. Она позволяет получить все существенные показатели без излишней на данном этапе детализации, например, при рассмотрении системы «Преподаватель - Студент» (в процессе профессиональной подготовки специалиста), получение лаконичных результатов и советов по работе преподавателя с конкретным студентом.

Необходимо выявить особенности влияния психомоторных показателей на научную, исследовательскую и творческую деятельность тестируемого. В нашем случае ИС должна рассчитать коэффициент нервной системы (КСНС) [9] и коэффициент функциональной асимметрии (КФА) [10].

Кроме этого ИС должна быть простой, информативной и, что самое главное, объективной.



2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

2.1 Обоснование выбора математического аппарата

При разработке системы будет использован математический аппарат, состоящий из двух линейных уравнений. Выбор подобного математического аппарата обоснован выбором методики тестирования нервной системы (экспресс-диагностики свойств нервной системы по психомоторным показателям Е.П. Ильина). Результаты моторных проб будут использоваться при расчетах показателей силы нервной системы и коэффициента межполушарной асимметрии, на основе которых и будут сделаны значимые выводы.

2.2 Построение математической модели исследования свойств нервной системы по психомоторным показателям

Коэффициент силы нервной системы (КСНС) рассчитывается как сумма разностей постукиваний в всех пятисекундных отрезках, поделенная на сумму постукиваний в первом пятисекундном отрезке. При расчётах используются данные моторных проб, полученные только с ведущей руки.

Под ведущей рукой понимают руку, которую чаще всего мы используем в жизни. И здесь имеется ввиду не только то, какой рукой мы пишем, держим приборы для еды, но и то, какая рука находится сверху, когда мы скрещиваем руки на груди или даже, какая рука находится выше, когда мы аплодируем (хлопаем в ладоши). Таким образом, та рука, которая чаще другой упоминается во всех вышеперечисленных случаях и является ведущей.

Коэффициент силы нервной системы рассчитывается по следующей формуле:

, (1)

где x1 - сумма постукиваний в первом пятисекундном отрезке,

x2 - сумма постукиваний во втором пятисекундном отрезке,

x3 - сумма постукиваний в третьем пятисекундном отрезке и т.д.

Коэффициент функциональной асимметрии (КФА) по работоспособности левой и правой руки, получив суммарные значения работоспособности рук путем сложения всех данных по каждому из шести прямоугольников.

Абсолютное различие по работоспособности левой и правой рук делится на сумму работоспособностей, а затем умножается на 100 %:

, (2)

где i - отрезок времени,

xi - сумма постукиваний правой рукой в i-ом отрезке времени,

yi - сумма постукиваний левой рукой в i-ом отрезке времени.



3. ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА

3.1 Обзор аналогов

3.1.1 Аналоги на российском рынке

Сегодня на российском рынке существует очень мало компьютерных программ для исследования влияния асимметрии мозга. Среди отечественных можно назвать - ПМО «Эгоскоп» (патент РФ 2319444) фирмы ООО НПКФ «Медиком МТД».

Метод имеет следующие особенности:

· Дополнение преимуществ психологических и психофизиологических методик исследования личности оценкой эмоциональных реакций, сопровождающих выполнение заданий на основе анализа трендов физиологических показателей, относящихся к разным системам организма (ВНС, ЦНС) и учёта поведенческих реакций при тестировании с использованием оригинальных способов обработки данных.

· Автодокументирование проективных методик, включающее автоматическое сохранение результатов выполнения проективных методик (рисование, написание), с использованием графического планшета или монитора-планшета.

· Построение профиля смысло-физиологической значимости по различным смысловым кластерам, которые в том или ином виде отражены в диагностическом сценарии, оценка степени достоверности проведенных расчетов, степени близости/удаленности различных смысловых кластеров между собой, трехосевое представление интегральных показателей по смысловым кластерам, построение матрицы согласованности изменений по различным сигналам, и т.д.

· Удобство работы с полученными графическими образами (группировка, масштабирование, центрирование, объединение, сортировка), а также различные возможности формирования выходных документов по исследованию для печати.

· Гибкий и мощный редактор формирования сценариев позволяющий создавать пользователю необходимые ему новые сценарии тестирования.

· Технология проведения исследования и структура сценариев построены таким образом, чтобы свести к минимуму возможность влияния на результаты обработки различных психологических защит и целенаправленных попыток искажения информации.

· Некоторые сценарии могут параллельно решать и психотерапевтические задачи с использованием известных методов психосинтеза, словесных ассоциаций, когнитивно-поведенческой терапии и пр.

Эта программа отлично подходит для всевозможных организаций, связанных с социумом и межсоциальными коммуникациями. Во время тестирования ответы сохраняются автоматически в текстовом или графическом виде. Однако, этот комплекс подходит только для пользования с графического планшета, но не с ПК.

Также по ссылке [11] мы можем найти еще один вариант теппинг-теста (рисунок 2).



Рисунок 2 - Вариант теппинг-теста

К сожалению, автор не указан. Тест содержит инструкцию по прохождению теста, цветовое оформление способствует более легкому восприятию результатов. Также отсутствует какой-либо вывод результатов или даже общие пояснения.

Еще один вариант это теппинг-тест, расположенный по ссылке [12] на страничке в Интернете. Тест представляет собой большую белую область (рисунки 3 и 4), по которой, согласно инструкции, содержащейся в окне тестирования, нужно кликать мышью. В отличие от предыдущего варианта, здесь по завершении нас ознакомят с результатами, представленными в виде диаграммы, однако пояснения отсутствуют.



Рисунок 3 - Вариант реализации теппинг-теста

Рисунок 4 - Вариант теппинг-теста (диаграмма результата)

3.1.2 Другие системы экспресс-диагностики психомоторных показателей

Так же был проведен анализ других аналогичных систем:

· Digital Finger Tapping Test (by Sybu Data) (рисунок 5);



Рисунок 5 - Работа приложения Digital Finger Tapping Test

· CNS Tap Test ( by smudge.io) (рисунок 6).

Рисунок 6 - Работа приложения CNS Tap Test

3.1.3 Сравнительный анализ аналогов

Данные об аналогах сведены в таблицу 1.



Таблица 1 - Сравнительный анализ аналогов

Критерии	ПМО «Эгоскоп»	Теппинг-тест (Сайт любителей бильярда)	Теппинг-тест (http://www.unhumans.ru/Tool/tapping-test.htm)	ИС исследования влияния межполушарной асимметрии на деятельность специалиста
Количество пользователей	1	1	1	1
Взаимодействие с БД	+	-	-	+
Легкость в обращении	-	+	+	+
Вывод результатов	+	-	+	+
Предложение рекомендаций	+	-	-	+
Расчет коэф-ов силы нервной системы и функ-ой асимметрии	+	-	-	+
Поддержка графиков	+	-	+	+
Бесплатное распространение	-	+	+	+

Из всех выбранных аналогов ПМО "Эгоскоп" представляет собой очень сильный инструмент для анализа свойств нервной системы по психомоторным показателям. Однако, высокая стоимость, сложность в обращении и невозможность провести тестирование без специального оборудования делают его использование практически невозможным для среднестатистических школ, ВУЗов и прочих организаций.

Итак, потребность в такой системе обусловлена малым количеством подобных систем и их недочетами, а порой и явными недостатками. Порой, как в первом случае («ПМО Эгоскоп») и весьма неудобны (естественно, что они ориентированы на профессиональную проработку с учетом множества нюансов).

3.2 Описание информационной системы

3.2.1 Функции, реализуемые системой

Нами разработана ИС, предназначенная для проведения теппинг-теста с последующей обработкой результатов. Система в настоящее время используется в тестовом режиме на факультете информационных систем и технологий СамГАСУ. Эта ИС ориентирована на оценку моторных проб и силы нервной системы посредством тестирования. Она позволяет получить все существенные показатели без излишней на данном этапе детализации, например, получение лаконичных результатов и советов по работе преподавателя с конкретным студентом.

Следует отметить, что разработанная мной ИС является функциональным продуктом и обладает удобным интерфейсом. Система объективно оценивает психомоторные показатели.

Функции, реализуемые системой:

1. Регистрация пользователей и авторизация входа в систему по логину и паролю.

2. Защита от несанкционированного доступа.

3. Ведение справочников:

- справочник описания результатов тестирования;

- справочник пользователей;

- справочник рекомендаций.

4. Тестирование авторизованных пользователей по методике теппинг-теста Е.П. Ильина с сохранением результатов в СУБД.

5. Обработка результатов тестирования по методике Е.П. Ильина.

6. Вычисление показателя силы нервной системы и коэффициента межполушарной асимметрии на основе данных результатов тестирования по методике теппинг-теста Е.П. Ильина.

7. Формирование отчетов:

- отчет с результатами тестирования и расчетов в текстовом виде и в виде графика для конкретного пользователя за определенный период.

3.2.2 Программное обеспечение

В результате анализа аналогов выявилась необходимость в разработке информационной системы исследования влияния асимметрии мозга на деятельность специалиста. Современные средства открывают такую возможность. Дальнейшее расширение прототипа будет использовать следующее программное обеспечение:

· операционная система Windows 7 Professional, Windows 8/8.1, Windows 10;

· Qt Creator 3.6.0;

· язык программирования С++;

· СУБД Valentina Studio 6.5.3;

· инструмент UML моделирования StarUML.

3.2.3 Информационное обеспечение

Будет использоваться следующее информационное обеспечение:

· метод исследования на влияние асимметрии на деятельность специалиста - автоматизированный теппинг-тест по Е. П. Ильину;

· хранение информации о прохождении и данных пользователя в течение не менее 1 года;

· при вводе и редактировании информации должны соблюдаться ограничения целостности базы данных:

1. частота посещаемости страницы тестирования - не чаще 2 раз в год;

2. отсутствие личных данных;

3. предусмотреть отсутствие дублирования записей одного пользователя о тестировании;

4. ограничение прав доступа;

5. проверка несовместимости данных и их противоречивость.

3.2.4 Характеристики объекта автоматизации

· Объект автоматизации - процесс тестирования для определения мозговой асимметрии специалиста.

· Тип архитектуры - двухуровневая клиент-серверная архитектура.

Такой тип архитектуры используется в нашей системе по ряду веских причин. Во-первых, сервер, как правило, лучше защищен, чем большинство клиентов, что просто необходимо, когда идет речь об огромных объемах данных, содержащих некоторую конфиденциальную информацию. В нашем случае это результаты тестирования. И во-вторых, так как все вычисления (обработка поступающей информации) выполняется на сервере, то к компьютерам, на которых установлен клиент, снижаются требования.

· Тип используемой сети - вычислительная сеть Интернет с максимальной, пропускной способностью до 100Мбит/сек;

· Точность представления результатов - 7 знаков после запятой.

· Срок службы системы 5 лет.

· Максимальное количество пользователей в системе, имеющих логин - 1000 человек.

· Тип организации взаимодействия - использование браузера на ЭВМ пользователя подключенной к сети Интернет.

3.2.5 Руководство пользователя

Для того чтобы предоставить пользователям помощь в освоении разработанной информационной системы, было разработано руководство пользователя (приложение Б).

Руководство пользователя (англ. userguide или usermanual), руководство по эксплуатации, руководство оператора -- документ, назначение которого -- предоставить людям помощь в использовании некоторой системы. Документ входит в состав технической документации на систему и, как правило, подготавливается техническим писателем [13].

Основная задача документа состоит в том, чтобы обеспечить пользователям возможность самостоятельно решать все основные задачи, на которые нацелена программа.

Типичное руководство пользователя содержит:

1. Общие сведения.

2. Установка и первоначальная настройка.

3. Основные понятия и определения.

4. Интерфейс пользователя.

5. Работа с программой.

6. Пользовательская настройка.

7. Сообщения об ошибках.

Структура и содержание документа Руководство пользователя автоматизированной системы регламентированы подразделом 3.4 документа РД 50-34.698-90.

Полный текст руководства пользователя для разработанной информационной системы представлен в приложении Б.

3.2.6 Архитектура и платформа реализации, включая язык программирования, СУБД

Библиотека Qt 3.6.0

Qt -- кросс платформенный инструментарий разработки ПО на языке программирования C++. Qt позволяет запускать написанное с его помощью ПО в большинстве современных операционных систем путем простой компиляции программы для каждой ОС без изменения исходного кода. Включает в себя все основные классы, которые могут потребоваться при разработке прикладного программного обеспечения, начиная от элементов графического интерфейса и заканчивая классами для работы с сетью, базами данных и XML. Qt является полностью объектно-ориентированным, легко расширяемым и поддерживающим технику компонентного программирования.

СУБД Valentina Studio 6

Valentina - набор инструментов, включающий: Valentina DB (новый SQL-сервер), Valentina Studio (инструмент управления базами данных), Valentina Report (графическая утилита для генерации отчетов, которые могут быть использованы в приложениях, например, PHP) и связанный с ними набор инструментов разработки (называемый ADK).

· Servers: предоставляет возможность управления подключениями. Поддерживает четыре типа серверов: MySQL, PostgreeSQL, Valentina и ODBC. Поддерживает как локальные, так и удаленные подключения. В моем случае можно видеть два удаленных и одно локальное подключение. Красная точка перед именем подключения (или «Закладка» в терминах Valentina) означает, что сервер в данный момент недоступен. Зеленая точка означает, что сервер запущен и работает.

· Database: поддерживает управления файловыми базами данных. В настоящее время поддерживает Valentina DB и SQLite.

· Projects: обычно используется для генерации отчетов. «Отчет», сгенерированный с помощью Valentina может размещаться локально или удаленно. Проект отчета управляет источником, запросом и внешним видом отчета [14].

Язык программирования C++

C++ -- компилируемый статически типизированный язык программирования общего назначения. Поддерживает такие парадигмы программирования как процедурное программирование, объектно-ориентированное программирование, обобщённое программирование, обеспечивает модульность, раздельную компиляцию, обработку исключений, абстракцию данных, объявление типов (классов) объектов, виртуальные функции. Стандартная библиотека включает, в том числе, общеупотребительные контейнеры и алгоритмы. C++ сочетает свойства как высокоуровневых, так и низкоуровневых языков. В сравнении с его предшественником -- языком C, -- наибольшее внимание уделено поддержке объектно-ориентированного и обобщённого программирования. C++ широко используется для разработки программного обеспечения, являясь одним из самых популярных языков программирования. Область его применения включает создание операционных систем, разнообразных прикладных программ, драйверов устройств, приложений для встраиваемых систем, высокопроизводительных серверов, а также развлекательных приложений (игр).

Существует множество реализаций языка C++, как бесплатных, так и коммерческих и для различных платформ. Например, на платформе x86 это GCC, Visual C++, Intel C++ Compiler, Embarcadero (Borland) C++ Builder и другие. C++ оказал огромное влияние на другие языки программирования, в первую очередь на Java и C#. Синтаксис C++ унаследован от языка C. Одним из принципов разработки было сохранение совместимости с C. Тем не менее, C++ не является в строгом смысле надмножеством C; множество программ, которые могут одинаково успешно транслироваться как компиляторами C, так и компиляторами C++, довольно велико, но не включает все возможные программы на C.

Язык SQL

SQL (StructuredQueryLanguage) -- формальный непроцедурный язык программирования, применяемый для создания, модификации и управления данными в произвольной реляционной базе данных, управляемой соответствующей системой управления базами данных (СУБД). SQL основывается на исчислении кортежей.

3.2.7 Основные интерфейсы

На рисунке 7 изображён интерфейс авторизации пользователя.



Рисунок 7 - Интерфейс авторизации

На рисунке 9 изображён интерфейс работы со справочниками. Администратор может добавлять новых пользователей, распределять их роли (рисунок 10), добавлять различную информацию, а также удалять ее. На данном интерфейсе расположены кнопки «Добавить пользователя», «Удалить пользователя» и «Выход».



Рисунок 8 - Интерфейс авторизации (ошибка: неверно введен логин или пароль)

Рисунок 9 - Интерфейс работы Администратора

На рисунке 10 изображена форма добавления пользователя в систему, где Администратор может присвоить ему роль, выбрав ее из выпадающего списка. Также можно выбрать Группу (рисунок 11) и Руководителя (рисунок 12), если для создаваемой записи выбран доступ «Студент».

Рисунок 10 - Форма добавления пользователя

Рисунок 11 - Форма добавления пользователя (выбор группы)



Рисунок 12 - Форма добавления пользователя (выбор Преподавателя)

На рисунке 13 показано главное окно работы Преподавателя. Окно содержит поля с выпадающими списками «Группа» и «ФИО» студента. А также кнопки «Загрузить отчеты», «Справка» и «Выход» При нажатии на кнопку «Справка», откроется окно, содержащее некоторые пояснения к функциональным возможностям.



Рисунок 13 - Главное окно работы Преподавателя

При нажатии на кнопку «Загрузить отчеты» откроется форма выбора нужного отчета (рисунок 14), содержащая кнопки «Результат теппинг-теста», «Отчет с рекомендациями для студента» и «Назад».



Рисунок 14 - Форма выбора отчета

Нажав на кнопки «Результат теппинг-теста», «Отчет с рекомендациями для студента» можно посмотреть соответствующие отчеты.

Рисунок 15 - Главный интерфейс работы Студента

На рисунке 15 отображен главный интерфейс работы Студента. Данная форма содержит небольшое текстовое пояснение, а также кнопки «Теппинг тест», «Посмотреть результаты», «Инструкция» и «Выход».

При нажатии на кнопку «Теппинг тест» откроется окно тестирования (рисунок 16).

В окне содержатся кнопки «Начать тестирование», «Завершить» и «Назад». Также есть два таймера и два элемента Button для выбора руки, которой будет производиться тестирование.

Если на главном окне работы Студента (рисунок 15) нажать на кнопку «Посмотреть результаты», то система выведет форму (рисунок 17) с заголовком «Результаты тестирования», где можно ознакомиться с результатами, содержащимися в полях, а также посмотреть на графики для обеих рук и сводный график.

Рисунок 16 - Окно тестирования



Рисунок 17- Окно просмотра результатов

Также можно войти в систему (рисунок 11) как Эксперт. Тогда после авторизации, откроется форма работы Эксперта. На рисунке 18 изображён интерфейс работы Эксперта со справочниками, а именно добавление, редактирование или удаление информации в таблицах БД «Справочник результатов» и «Справочник рекомендаций». На данном интерфейсе расположены два поля ввода под названием «Описание» и «Рекомендация», выпадающий список возможных вариантов результатов, а также кнопки «Применить» и «Выход».



Рисунок 18 - Интерфейс работы Эксперта

3.2.8 Описание использованных методов и классов

Класс QSqlQuery обеспечивает интерфейс для выполнения SQL запросов и навигации по результирующей выборке. Для выполнения SQL запросов, просто создают объект QSqlQuery.

В дополнение к QSqlQuery были использованы два высокоуровневых класса для работы с базами данных. Это классы QSqlQueryModel, QSqlTableMode.

Эти классы происходят от QAbstractTableModel (который происходит от QAbstractItemModel) и могут существенно облегчить представление данных из базы данных в элементно-ориентированных классах таких, как QListView и QTableView. Это подробно объясняется в разделе Отображение данных в таблице-представлении. Конструктор QSqlQuery принимает необязательный аргумент QSqlDatabase, который уточняет, какое соединение с базой данных используется. Если его не указать, то используется соединение по умолчанию.

Если возникает ошибка, exec() возвращает false. Доступ к ошибке можно получить с помощью QSqlQuery::lastError(). QSqlQuery предоставляет единовременный доступ к результирующей выборке одного запроса. После вызова exec(), внутренний указатель QSqlQuery указывает на позицию перед первой записью. Если вызвать метод QSqlQuery::next() один раз, то он переместит указатель к первой записи. После этого необходимо повторять вызов next(), чтобы получать доступ к другим записям, до тех пор пока он не вернет false. Вот типичный цикл, перебирающий все записи по порядку.

Класс QMainWindow предоставляет главное окно приложения. Главное окно предоставляет структуру для создания пользовательского интерфейса приложения. Qt имеет класс QMainWindow и связанные с ним классы для управления главным окном. QMainWindow имеет собственный компоновщик, в который можно добавлять QToolBar'ы, QDockWidget'ы, QMenuBar, и QStatusBar. Компоновщик имеет центральную область, которая может быть занята любым виджетом.

Класс QMessageBox создаёт окно сообщения для вывода информации пользователю.

Класс QInputDialog обеспечивает простой удобный диалог для ввода информации пользователем.

QList наиболее часто используемый класс-контейнер. Он хранит список значений указанного типа (T), доступ к которым осуществляется по индексу. Внутренне QList реализован с использованием массива, что гарантирует быстрый доступ к элементам по индексу. С помощью QList::append() и QList::prepend(), элементы могут быть добавлены в оба конца списка, а с помощью QList::insert(), вставлены в середину списка. QList наиболее оптимизирован для расширения, минимизации кода и скорости исполнения, чем другие классы-контейнеры. QStringList является наследником QList <QString>. Листинг основных программных модулей приведен в приложении А.

3.3 Диаграммы

3.3.1 Диаграмма вариантов использования

Диаграмма вариантов использования описывает функциональное назначение системы [15]. Она является исходным концептуальным представлением системы и строится с целью:

- определить общие границы и контекст моделируемой предметной области;

- сформировать общие требования к функциональному поведению и интерфейсу системы;

- подготовить исходную документацию для взаимодействия разработчиков и заказчиков - пользователей системы.

В диаграмму вариантов использования входят актанты (actors), варианты использования (usecase) и ассоциации (association).

Диаграмма вариантов использования разрабатываемой системы представлена на рисунке 19. Система содержит 4 актанта: Администратор, Эксперт, Преподаватель и Студент.

Администратор имеет доступ ко всем данным, содержащимся в таблицах БД «Пользователь», «Доступ», «Студент», «Результат тестирования». Он вносит и редактирует всю поступающую ему информацию о пользователях, отчетах и тестах.

Рисунок 19 - Диаграмма вариантов использования

Эксперт имеет доступ к двум таблицам БД «Справочник результатов» и «Справочник рекомендаций». Он может редактировать информацию, так как рекомендации могут иногда обновляться, а также может происходить изменение шкалы коэффициентов, что отразится и на результатах и их описании.

Преподаватель - это главный актант системы. Преподавателю доступны просмотр отчетов (о результатах тестирования, отчет с рекомендациями для его подопечного(-ых)) и возможность сохранения отчетов.

Студенту доступны две функции системы: прохождение тестирования и просмотр результатов. При прохождении теста используется показатель асимметрии, а также на основе результатов (последовательность чисел) обозначается конечный результат в виде коэффициента силы нервной системы и отчет, содержащий описание и некоторые рекомендации для конкретного показателя КСНС, доступный только Преподавателю.

Доступ осуществляется в соответствии с правами пользователей: Администратор, Студент, Эксперт, Преподаватель.

нейрофизиологический полушарие асимметрия модель

3.3.2 Сценарий

Сценарий - текстовое описание последовательности действий, необходимых для выполнения экземпляра варианта использования. Сценарий пишется по определенному шаблону. При создании сценариев тщательно прорабатывается интерфейс системы, и учитываются отношения между вариантами использования. Для абстрактных вариантов использования, являющихся обобщениями конкретных вариантов, сценарии обычно не пишут. Ниже приведен сценарий для варианта использования «Формирование отчета с результатами конкретного студента».

Вариант использования: Формирование отчета с результатами тестирования конкретного студента.

Вариант использования: Сформировать отчет с результатами тестирования конкретного студента.

Краткое описание. Позволяет Преподавателю узнать о результатах тестирования его студента (подшефного), отслеживать его активность за определенный период времени, с указанием количества баллов студента.

Предусловие: Выполнен вариант использования «Войти в систему». На экране - главное окно «Окно работы Преподавателя», содержащее поля с выпадающим списком «ФИО», «Группа» и кнопки: «Загрузить отчеты» «Справка», «Выход».

Актант. Преподаватель.

Основной поток событий

1. Преподаватель, чтобы посмотреть отчеты о конкретном ученике, выбирает соответствующую строку из выпадающего списка групп и фамилий и нажимает на кнопку «Загрузить отчеты».

А1: Справка.

А2: Выход.

2. Система открывает форму «Выбор необходимого отчета», содержащую поле с фамилией, именем и отчеством конкретного ученика и кнопки: «Результат теппинг-теста», «Отчет с рекомендациями для ученика» и «Назад».

А3: Преподаватель выходит из формы «Выбор необходимого отчета».

3. Преподаватель нажимает на кнопку «Результат теппинг-теста», щелкая левой кнопкой мыши.

А4: Преподаватель нажимает на кнопку «Отчет с рекомендациями для ученика»

А5: Преподаватель нажимает на кнопку «Назад».

4. Система открывает форму «Результат теппинг-теста» с заголовком: «Результаты тестирования» с полями «Ведущая рука», «Не ведущая рука», включающими в себя поля «r1», «r2», «r3», «r4», «r5», «r6», «max» «min» и «КСНС». Форма также содержит кнопки «Показать график ведущей/не ведущей руки», «Сводный график», «Сохранить отчет» и «Назад». Поля вывода заполняются системой автоматически по актуальным данным БД.

5. Преподаватель выбирает интересующую его руку и нажимает кнопку «Показать график ведущей/не ведущей руки» для просмотра более подробной информации о результатах тестирования.

А6: Преподаватель нажимает кнопку «Сводный график».

А7: Преподаватель нажимает кнопку «Сохранить отчет».

А8: Преподаватель нажимает кнопку «Назад».

6. Система открывает окно с графиком с заголовком «График результатов по ведущей/не едущей руке» и кнопкой «Назад».

7. Преподаватель просматривает график и нажимает кнопку «Назад».

8. Система закрывает окно «График результатов тестирования» и выводит на экран форму «Результат теппинг-теста».

9. Преподаватель нажимает кнопку «Назад».

10. Система закрывает форму «Результат теппинг-теста» и выводит на экран форму «Выбор необходимого отчета».

11. Преподаватель нажимает кнопку «Назад».

12. Система закрывает форму «Выбор необходимого отчета» и выводит на экран главное окно работы преподавателя. Вариант использования успешно завершается.

Альтернативы

А1: Справка.

А1.1. Преподаватель нажимает кнопку «Справка»

А1.2. Система выводит на экран окно с текстом справки и кнопкой «Назад».

А1.3. Преподаватель просматривает текст справки и нажимает кнопку «Назад».

А1.4. Система закрывает окно с текстом справки и выводит на экран главную форму приложения, настроенную на права Преподавателя. Вариант использования завершается.

А2. Выход.

А2.1. Преподаватель нажимает кнопку «Выход»

А2.2. Система закрывает главное окно работы преподавателя и выводит на экран окно авторизации. Вариант использования завершается.

А3: Преподаватель выходит из формы «Выбор необходимого отчета».

А3.1. Преподаватель нажимает на кнопку «Назад».

А3.2. Система выводит на экран окно приложения, настроенное на права Преподавателя. Вариант использования завершается.

А4: Преподаватель нажимает на кнопку «Отчет с рекомендациями для ученика» Начинает выполняться другой вариант использования «Формирование отчета с рекомендациями для конкретного студента». По завершению этого сценария выполняется переход к пункту 10 основной последовательности.

А5: Преподаватель нажимает на кнопку «Назад».

А5.1. Система закрывает форму «Выбор необходимого отчета» и выводит на экран главное окно приложения, настроенное на права Преподавателя.

А6: Преподаватель нажимает кнопку «Сводный график».

А6.1. Система открывает окно «Сводный график», которое содержит два графика и кнопку «Назад».

А6.2. Преподаватель просматривает график и нажимает кнопку «Назад».

А6.3. Система закрывает окно со сводным графиком и выводит на экран главную форму приложения, настроенную на права Преподавателя.

А7: Преподаватель нажимает кнопку «Сохранить отчет».

А7.1. Выполняется вариант использования «Сохранение отчета».

А8: Преподаватель нажимает кнопку «Назад».

А8.1. Система закрывает форму «Результат теппинг-теста» с заголовком: «Результаты тестирования» и выводит на экран форму «Выбор необходимого отчета». Выполняется пункт 2 основной последовательности.