Долгая Е. А., Синявина Л. В., Филянина Н. Н. Стили педагогического общения в иностранной аудитории
Долгая Е. А., Синявина Л. В., Филянина Н. Н. Стили педагогического общения в иностранной аудитории
03.08.2019.
Опубликовано: Опубликовано: Інновації та традиції у мовній підготовці іноземних студентів: тези доповідей міжнародного науково-практичного семінару. – Х. : Видавництво Іванченка І. С., 2018. – С. 89-92.
Индивидуальный стиль деятельности педагога хотя и формируется на подсознательном уровне, но происходит не стихийно, а постепенно, последовательно и зависит от ряда объективных и субъективных факторов. К объективным факторам относятся специфика и закономерности педагогической деятельности, профессиональные требования, предъявляемые к преподавателю как педагогу, социально-психологические особенности учащихся (пол, возраст, интересы, потребности), методы и приемы управления, применяемые руководителями.
Целью работы является изучение особенностей общения преподавателя русского языка с иностранными студентами, типов взаимодействия между педагогом и студентами. Представляется важным остановиться на таких понятиях, как педагогическое общение и стиль педагогического общения. Отдельные аспекты поставленной нами проблемы были предметом пристального изучения многих психологов (В.А. Кан-Калик [3], А.А. Леонтьев [4], Н.А. Морева [7], В.М. Целуйко [12]). В.А. Сластенин определяет педагогическое общение как многоплановый процесс организации, установления и развития коммуникации, взаимопонимания и взаимодействия между педагогами и учащимися, порождаемый целями и содержанием их совместной деятельности [8, с. 557]. В.А. Кан-Калик под стилем общения понимает индивидуально-типологические особенности социально-психологического взаимодействия педагога и обучающихся [3, с. 97].
освоению иностранного языка и иноязычной культуры, межкультурное воспитание, автономное обучение, определённый уровень развития рефлексии.
Преподаватель должен владеть навыками моделирования учебного процесса в соответствии с современными требованиями науки и практики с учётом личностного, процессуально-психологического и педагогического аспектов этого процесса.
Для успешного владения иностранным языком и использования его как средства межличностного иноязычного общения необходимо учитывать иноязычные способности студентов. К определению иноязычных способностей авторы подходят с трёх позиций: выявление способностей к различным аспектам языка и речевым умениям; определение особенностей психических процессов – восприятия, мышления и воспроизведения; личностных особенностей человека – воли, эмоций, экстраверсии, интроверсии при обучении иностранному языку.
Преподаватель может различными способами воздействовать на студента: разрешать, запрещать, поощрять, наказывать, хвалить, ругать, игнорировать, помогать, не оказывать помощи, предоставлять самостоятельность, контролировать и т.п.
В зависимости от способов воздействия различают следующие стили педагогического общения: Доверительно-диалогический стиль (ДДС), Идеальный стиль (ИС), Авторитарно-монологический стиль (АМС), Пассивно-индифферентный стиль (ПИС), Конфликтный стиль (КфлС), Альтруистический стиль (АлС), Конформный стиль (КфС) [2].
В жизни каждый из перечисленных нами стилей педагогического общения в «чистом» виде выражен редко. Чаще используется так называемый «смешанный стиль» взаимодействия со студентами. Поэтому главной задачей педагога является разработка своего индивидуального, наиболее продуктивного стиля педагогического общения. Необходимо учитывать то, что этот стиль должен соответствовать индивидуальным особенностям преподавателя, т. е. в целях продуктивной работы педагогу надо выработать свои наиболее сильные и положительные качества для профессиональной деятельности. Формирование стиля педагогического руководства является процессом динамическим, а кажущиеся, на первый взгляд, постоянство и устойчивость становятся довольно относительными.
91
процесса, создании равных и доверительных отношений между преподавателем и студентом.
Существует значимая связь личностных и коммуникативных способностей с успешным овладением языком и применением его в условиях иноязычного межличностного общения. Особое значение приобретают коммуникативные способности в деятельности преподавателя русского языка, в силу того, что обучение иностранному языку проходит в ситуации, где преподаватель должен управлять не только процессом усвоения учащимися определённого языкового материала, но и процессом иноязычного межличностного общения, которое является одновременно целью и средством обучения.
Основными нормативами и принципами организации диалога является личностная открытость партнёров по общению, психологический настрой на актуальность состояния друг друга, доверительность и искренность чувств и состояний. В ходе общения преподавателя и студента разворачивается творческий процесс взаимного раскрытия и взаимного развития. Диалог наиболее реалистичен для организации наиболее продуктивных и личностных развивающих контактов между людьми.
В ходе обучения иностранному языку важно использовать диалогический метод диагностирования. Особенностью этого метода является то, что преподаватель и студент вступают в равноправные отношения с целью совместного осмысления того или иного учебного предмета. Такой вид психологического диагностирования должен обеспечить и определённое личностное развитие всех участвующих в этом процессе субъектов, поскольку создаёт условия для реализации нового опыта диалогических контактов между людьми. В этой связи успешность и эффективность деятельности педагога обеспечиваются не только глубиной его теоретической и методической подготовки, а также его профессиональным опытом, психологическими и личными качествами.
Многообразие и сложность отношений между преподавателем и иностранным студентом, характерные для педагогической деятельности, требуют высокой вариативности стилей руководства педагогическим процессом. Поэтому достоинством педагога, как и любого руководителя, считается умение мобильно изменять стиль взаимоотношений в зависимости от конкретных обстоятельств.
Необходима технология обучения, направленная на академическую, социально-психологическую и социокультурную адаптацию иностранных студентов, которая бы способствовала успешному межличностному, межкультурному и профессиональному общению.
При этом техника педагогического общения должна складываться из следующих компонентов:
– стиль поведения преподавателя, называемый «интегративным»;
– обучение коммуникативным умениям;
– оценка эмоционального состояния преподавателя и студентов;
– умение справиться со стрессом и обучение этому студентов;
92
– формирование положительных межличностных отношений со студентами;
– умение сдерживать чувства и эмоции и помощь студентам в преодолении страха, неуверенности;
– правильная постановка голоса, управление мимикой и жестами;
– стиль педагогического общения преподаватель выбирает в зависимости от его типа коммуникативности (степень общительности, манера поведения и др. ) [1, с. 145].
Практическая ценность освоения приемов общения преподавателя с иностранной аудиторией состоит не только в овладении элементарными нормами этической культуры поведения (такт, внимательное отношение к каждому студенту и т. д.), но и в осознании того, что педагогическое общение в иностранной аудитории формируется на основе владения преподавателем специальной технологией общения, зависит от его педагогического мастерства и направлено на образование, воспитание и развитие иностранного студента, формирует коммуникативную компетенцию, т. е. готовность осуществлять иноязычное межличностное и межкультурное общение.
Литература:
1. Арсеньев Д.Г. Социально-психологические и физиологические проблемы адаптации иностранных студентов / Д.Г. Арсеньев, А.В. Зинковский, М.А. Иванова. – СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003. – С. 145-165.
2. Гасанова Г. А. Выявление индивидуального стиля педагогического общения в образовательном процессе / Г. А. Гасанова // Актуальные вопросы современной психологии: материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Краснодар, февраль 2017 г.). – Краснодар: Новация, 2017. – С. 5-8. – URL https://moluch.ru/conf/psy/archive/237/11828/ (дата обращения: 24.11.2018).
3. Кан-Калик, В. А. Учителю о педагогическом общении: Кн. для учителя / В. А. Кан-Калик.– М.: Просвещение, 1987.– 190 с.
4. Леонтьев А. А. Педагогическое общение / А.А. Леонтьев. – М.: Знание, 1979. – 48 с.
5. Лобанов А. А. «Основы профессионально- педагогического общения»: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений.- 2-е изд., стер. / А. А. Лобанов. – М.: Издательский центр «Академия», 2004.– 192 с.
6. Лысенко В. И., Маяцкая Н. К., И вновь к диалогу культур / В. И. Лысенко, Н. К. Маяцкая // Актуальные проблемы методики преподавания русского языка как иностранного.– Ростов-на Дону: РГПУ, 2002. – С. 221.
7. Морева Н. А. Тренинг педагогического общения: Учеб. Пособие для вузов / Н. А. Морева.– М.: Просвещение, 2003. – 304 с.
8. Сластенин В. А. и др. Педагогика: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / В. А. Сластенин, И. Ф. Исаев, Е. Н. Шиянов; Под ред. В. А. Сластенина – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 576 с.
9. Сорокина И. Р., Сорокина Е. М. Наиболее эффективные способы общения в педагогической деятельности / И. Р. Сорокина, Е. М. Сорокина // Молодой ученый. – 2015. – №10. – С. 1294-1297. – URL https://moluch.ru/archive/90/18886/ (дата обращения: 24.11.2018).
10. Филимонова Н. Ю. Педагогическое общение как специфическая форма взаимодействия субъектов общения: стремление к диалогу / Н. Ю. Филимонова // Современные направления теоретических и прикладных исследований: сб. науч. тр.– Одесса, 2006. – С. 63 – 68.
11. Филимонова Н. Ю., Годенко А. Е. Проблемы воспитания иностранных студентов как проблемы саморазвития личности / Н. Ю. Филимонова, А. Е. Годенко // Научный Вестник МГТУ ГА, сер. Международная деятельность вузов. МГТУ ГА.– № 94(12). – 2005. – С.51 – 60.
12. Целуйко В. М. Психологические основы педагогического общения / В. М. Целуйко. – М.: Владос, 2007. – 295 с.
Учитель и ученик взаимоотношения и проблемы
Учитель и ученик: взаимоотношения и проблемы
Автор:
Рудинская Ксения Викторовна
Томск-2020
Взаимоотношения в системе «Учитель-ученик».
Говоря об отношениях в системе «учитель-ученик» необходимо рассматривать различные подходы к трактовке понятия «отношения» вообще.
Отношения – это сознательная, избирательная связь личности с различными сторонами жизни, которая выражается в действиях, реакциях и переживаниях. Отношения выступают движущей силой личности, характеризуя степень интереса, силу эмоций, желаний и потребностей. В идеальном понимании учебное взаимодействие (отношения, возникающие в процессе учебной деятельности) характеризуется активностью, осознанностью, целенаправленностью взаимных действий обеих сторон – учеников (ученика) – учителя. Можно сказать, что отношения «учитель-ученик» – это система взаимосвязанных действий, осуществляемых педагогами и учащимися в процессе учебной деятельности с использованием специализированных знаковых форм общения, принятых в системе образования.
К таким формам можно отнести педагогический этикет, ученический и учительский такт, общую культуру, стандартные коммуникативные ситуации, диалогическую компетенцию, вербальную и невербальную коммуникацию и пр. Отсюда система отношений «учитель-ученик» рассматривается как система социально-психологического взаимодействия и должна строиться с учетом специфики общения в определенный момент, на определенном этапе развития этих отношений, с учетом индивидуальных и возрастных характеристик взаимодействующих.
Система отношений «учитель-ученик» – это непрерывный процесс, в основе которого наиболее адекватным и эффективным оказывается деятельностный, демократический, дружеский стиль общения – сотрудничество. В процессе становления учебной деятельности формируются не только познавательные действия, но и система взаимодействия отношений. Если считать педагогическое воздействие основой педагогической технологии, то общение или взаимодействие выполняет функции:
— «открытие ребѐнка на общение», направлено на создание педагогом комфортных условий для проявления обучаемым познавательной творческой активности во время совместной учебной деятельности;
— «соучастие ребѐнку в общении» реализуется через операции демонстрации расположенности, проявление интереса оказания помощи;
— « возвышение ребѐнка в общении » происходит как стимулирование, поднятие значимости, поддержание оптимистического рубежа.
Процесс педагогического общения условно можно представить формулой «деятельность-взаимодействие-общение-контакт». С этой точки зрения общение разделяется на следующие виды:
Резонансное общение – возникает, когда партнѐры понимают друг друга и обмениваются личностно- смысловой информацией на основании возникших от восприятия чувств. Интерес учеников к уроку педагога можно проследить, наблюдая за их реакцией: поддакивающие кивки головой, одобрительные возгласы активного слушателя:”Да-да, конечно ”, проясняющие вопросы учителя во время или после урока, слова благодарности за интересную информацию. Педагог использует приѐмы поощрения, быстро реагирует на настроение аудитории и не боится отойти от намеченного плана, посылает учащимся ”Я –сообщение ” и т.д.
Стегматное общение не предполагает раскрытие внутреннего мира партнѐров, происходит использование особых знаков.
Этикетное общение оформляется за счѐт наблюдения определѐнных ритуалов: приветствие педагога стоя, этикетные формулировки прощания по окончании занятия и т.д.
Раппортное общение: примером такого общения являются ситуации, когда педагог делает нравоучительные замечания нерадивому ученику, заведомо зная ,что ответа не последует
Референтное общение возникает тогда, когда, получаемая информация оценивается с собственных, личных позиций индивида. Для повышения познавательной активности на учебном занятии педагог намеренно создаѐт ситуацию такого общения, предлагая ученикам проблемные вопросы, требующие высказывания собственной позиции отвечающего, и это поощряется.
Стиль общения представляет собой индивидуально-типологические особенности взаимодействия педагога и обучающегося, выражает коммуникативные возможности педагога, а также достигнутый уровень взаимоотношений педагога и воспитанников.
Стили общения:
1. Доверительно – диалогический стиль характеризуется высокой степенью активности, эффективного общения, педагогическим оптимизмом педагога, его стремлением к сотрудничеству с детьми, индивидуальному подходу, профессионализму и личностному росту.
2. Альтруистический стиль выражается в полной самоотдаче учителя в работе с учениками, отзывчивости, понимании детей. Однако в этом стиле есть несколько отрицательных моментов, которые выражаются в слабой рефлексии, отсутствии стремления к личностному росту, подмене активности учащихся личной активностью самого педагога.
3. Конформный стиль определяется поверхностным общением с учениками, недостаточной выраженностью педагогических и коммуникативных целей у педагога, внешняя доброжелательность сочетается с внутренним безразличием или тревожностью педагога, ориентацией на репродуктивную деятельность учащихся, лабильностью или, наоборот, низкой самооценкой педагога.
4. Пассивно- индифферентный стиль проявляется в замкнутости преподавателя, низкой чувствительности к состоянию учащихся, высокой самооценке и, наоборот, низкой самооценкой преподавателя.
5. Рефлексивно – манипулятивный стиль — это эгоцентрическая направленность педагога, высокая требовательность и потребность в достижениях, хорошее знание сильных и слабых сторон учеников в сочетании с собственной закрытостью, неискренностью, высокой самооценкой.
6. Авторитарно – монологический стиль определяется ориентацией преподавателя на принуждение, требовательностью согласия с педагогом при игнорировании собственной точки зрения отдельного учащегося или класса в целом, стереотипизацией педагогических действий.
Взаимоотношения «учитель-ученик»:
• умение использовать каналы воздействий для снятия напряженности во взаимоотношениях;
• искусство выбора методов педагогического воздействия; •формирование учителем гуманных отношений на уроке;
• выбор учителем эффективных средств для осуществлению воспитательного и развивающего аспектов цели;
• создание социально-психологических механизмов общения учителя с учащимися;
• создание педагогом условий для раскрепощения личности ребенка выражения ею потенциальных возможностей, творчества и инициативы;
• пути к выработке положительных эмоций в процессе учебного труда;
• владение учителем методами контроля;
• ученики и учитель: взаимопонимание — взаимодействие — сотрудничество.
Создание комфортной атмосферы на уроке за счет вовлечения в деятельность всех учащихся класса создание нестандартных ситуаций на уроке демонстрация достижений каждого учащегося на каждом уроке умение создать ситуацию для каждого учащегося, проявить себя умение хвалить любого ученика на каждом уроке, даже за малые достижения и успехи Благоприятный и продуктивный микроклимат на уроке.
В педагогике существует несколько моделей общения педагога и учащихся:
1. Диктаторская модель ’’Монблан ’’ выражается в отстранѐнности от учащихся, которые для педагога представляют безликую массу слушателей. Педагогические функции сведены к информационному сообщению. Следствие такой модели – возникновение психологического дискомфорта или полное отсутствие контакта.
2.Модель’’Китайская стена ’’ выражена в слабой связи между педагогом и учениками из- за отсутствия желания сотрудничать. Контакт устанавливается для подчѐркивания педагогами своего статуса, поэтому у учащихся отсутствует интерес к предмету и наблюдается равнодушное отношение личности педагога.
3.Модель дифференцированного внимания ’’Локатор’’ выражается в избирательном отношении к ученикам. Педагог ориентируется на определѐнных детей: талантливых, слабых, аутсайдеров. Данная модель возникает из-за неумелого сочетания индивидуального подхода с фронтальным способом обучения. Как следствие, доминанту составляют ситуативный контакт и нарушение взаимодействия в системе ’’учитель – коллектив учеников’’.
4.Монорефлексивная модель ’’Тетерев’’ выражается в том, что педагог замкнут сам на себе, речь его монотонна ,отсутствует реакция на слушателей. Слышит только себя, не позволяет учащимся вступать в дискуссию. Следствием этой модели является образование логического вакуума.
5.Модель гиперрефлексивная. Педагогу важно, как воспринимается его информация учащимися. Межличностные отношения возводятся в абсолют, поэтому педагог постоянно сомневается в правильности своего поведения.
6.Модель гибкого реагирования ’’Робот’’. Общение выстраивается по жѐсткому алгоритму, присутствует безупречная логика изложения материала, но при этом педагог не учитывает ситуацию и психологическое состояние своих учеников.
7.Авторитарная модель ’’Я сам’’.
Учебный процесс фокусируется на учителе. Основу коммуникативного поведения составляет подавление ,следствием становится безынициативность учащихся.
8.Модель активного взаимодействия ’’Союз’’- это модель дружеского взаимодействия и мажорного настроения.
Литература:
1. Актуальные вопросы формирования интереса в обучении. Под ред. Г.И. Щукиной. — М.: Просвещение. 2010.
2. Бабанский, Ю.К. Оптимизация учебно-воспитательного процесса в учебной деятельности — М.: Просвещение. – 2011.
3. Лукьянова М. И. Учебная деятельность школьников: Сущность и возможности формирования. Методические рекомендации для учителей и школьных психологов / М. И. Лукьянова, Н. В. Калинина. — Ульяновск: ИПКПРО, 2008.
4.
Стили педагогического общения . Олимпийское воспитание. Теория и практика
Характер взаимоотношений педагога со своими учениками проявляется в стиле его деятельности. Общепринятой классификацией стилей педагогического общения является их деление на авторитарный, попустительский и демократический.
При авторитарном (монологическом) стиле общения педагог единолично решает все вопросы, касающиеся жизнедеятельности своих учеников. Для авторитарного стиля характерна тактика диктата и опеки. Педагоги, придерживающиеся этого стиля общения, не позволяют ученикам проявлять самостоятельность и инициативу, акцентируют внимание на их негативных поступках, не принимают во внимание мотивы этих поступков. Внешние показатели успешности деятельности авторитарных педагогов (например, дисциплина учеников и т. д.) чаще всего позитивны, но социально-психологическая атмосфера, характеризующая взаимоотношение педагога с учениками, как правило, неблагополучная. Противодействие учеников властному давлению педагога чаще всего приводит к возникновению устойчивых конфликтных ситуаций.
Попустительский (анархический, конформный) стиль общения характеризуется стремлением педагога минимально включаться в педагогический процесс, что, как правило, объясняется снятием с себя ответственности за его результаты. Следствием подобной тактики является отсутствие должного контроля за деятельностью учеников и динамикой развития их личности.
Для попустительского и авторитарного стилей общения, несмотря на кажущуюся их противоположность, характерно нечто общее: явная обособленность, отчужденность педагога, отсутствие у него доверия к ученикам, демонстративное подчеркивание своего доминирующего положения.
Альтернативой этим стилям общения является демократический (диалогический) стиль педагогического взаимодействия, при котором педагог ориентирован на повышение роли своих учеников во взаимодействии, на привлечение каждого из них к решению общих дел. Особенностями этого стиля являются взаимоприятие, взаимоориентация.
Для педагогов, придерживающихся демократического стиля, характерны активно-положительное отношение к ученикам; адекватная оценка их возможностей; понимание их целей и мотивов поведения; умение прогнозировать развитие личности и т. д.
В реальной педагогической практике, естественно, чаще всего имеют место смешанные стили общения [247, 277].
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРесПрезентация модели общения педагога с учащимися. Презентация
- а втократический (самовластный стиль руководства), когда преподаватель осуществляет единоличное управление коллективом студентов
- авторитарный (властный) стиль руководства допускает возможность для студентов участвовать в обсуждении вопросов учебной или коллективной жизни
- демократический стиль предполагает внимание и учет преподавателем мнений студентов
- игнорирующий стиль характеризуется тем, что преподаватель стремится как можно меньше вмешиваться в жизнедеятельность студентов
- попустительский, конформный стиль проявляется в том случае, когда преподаватель устраняется от руководства группой студентов
- непоследовательный, алогичный стиль — преподаватель в зависимости от внешних обстоятельств и собственного эмоционального состояния осуществляет любой из названных стилей руководства
Стили педагогического общения классификация (психолог В.А. Кан-Калик):
1. Общение на основе высоких профессиональных установок педагога
2. Общение на основе дружеского расположения
3. Общение-дистанция
4. Общение-устрашение
5. Общение-заигрывание
Модели поведения преподавателя
- Модель диктаторская «Монблан» — преподаватель как бы отстранен от обучаемых студентов
Следствие: отсутствие психологического контакта, а отсюда безынициативность и пассивность обучаемых студентов .
- Модель неконтактная («Китайская стена») между преподавателем и обучаемыми существует слабая обратная связь
Следствие : слабое взаимодействие с обучаемыми студентами, а с их стороны — равнодушное отношение к преподавателю.
- Модель дифференцированного внимания («Локатор») Преподаватель ориентирован не на весь состав аудитории, а лишь на часть
Следствие : нарушается целостность взаимодействия в системе преподаватель — коллектив студентов, она подменяется фрагментарностью ситуативных контактов
Модель гипорефлексная («Тетерев») преподаватель в общении как бы замкнут на себя
Следствие : практически отсутствует взаимодействие между обучаемыми и обучающим, а вокруг последнего образуется поле психологического вакуума
Модель активного взаимодействия («Союз») — преподаватель постоянно находится в диалоге с обучаемыми
Следствие : возникающие учебные, организационные и этические проблемы творчески решаются совместными усилиями. Такая модель наиболее продуктивная.
Функции взаимодействия
- конструктивная
- организационная
- коммуникативно-стимулирующая
- информационно-обучающая
- эмоционально-корригирующая
- контрольно-оценочная
Причины препятствующие педагогическому общению
- педагог не считается с индивидуальными особенностями студента, не понимает его и не стремится к этому;
- студент не понимает своего преподавателя и потому не принимает его как наставника;
- действия преподавателя не соответствуют причинам и мотивам поведения студента или сложившейся ситуации;
- преподаватель высокомерен, задевает самолюбие студента, унижает его достоинство;
- студент сознательно и упорно не принимает требований преподавателя или, что еще серьезнее, — всего коллектива .
- ПОТРЕБНОСТИ и умений общения
- способность ЭМПАТИИ и понимания людей
- ГИБКОСТЬ
- Умение поддерживать ОБРАТНУЮ СВЯЗЬ
- умение УПРАВЛЯТЬ СОБОЙ
- способность к СПОНТАННОСТИ
- умение ПРОГНОЗИРОВАТЬ
- ВЕРБАЛЬНЫЕ СПОСОБНОСТИ
- владение искусством ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ПЕРЕЖИВАНИЙ
- способность к ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ ИМПРОВИЗАЦИИ
«Деловая коммуникация» — Принципы делового общения. Профессиональные навыки. Деловое общение сегодня проникает во все сферы общественной жизни. Деловая коммуникация. Приветственная речь; торговая речь. Совместимость и сработанность членов коллектива. Взаимозависимость всех участников деловой коммуникации. Принцип создания условий для выявления творческого потенциала.
«Психология делового общения» — Любезность, доброжелательность и приветливость. Способы воздействия на партнеров. Убеждение. Способы установления психологического контакта. Коммуникативные барьеры. Внушение. Стили общения. Социальные роли. Этика и психология делового общения. Манипулятивное общение. Приветливое и предупредительное отношение.
«Искусство делового общения» — Выделяют четыре основные дистанции общения. Политическая компетентность. Введение. Деловое общение. Пускать все на самотек. Невербальное общение. Специфика. Модель вербального коммуникативного процесса. Структура общения. Цели и задачи курса. Виды. Поведение при ведении переговоров. Деловой этикет. Общая схема общения.
«Особенности делового общения» — Этнориторика. Дела «о`кей». Смех. Общие принципы. Согласие и несогласие. Первым представляют «низшего» «высшему». Первенство старших. Выражения приветствия и прощания. Дистанциирование. Трехименная система называния людей. «Да ты с ума сошел». Особенности общения через переводчика. Организация пространства.
«Особенности деловой коммуникации» — Что делать с руками. Публичное выступление. Советы начинающим ораторам. Как построить основную часть выступления. Как построить вступление. Роль жестов в выступлении. Владеть навыками. Требования к публичной речи. Правильность выдвинутых положений. Суммировать сказанное. Виды монологического делового общения.
«Сущность делового общения» — Коммуникативные установки. Формы делового общения. Сущность делового общения. Прямое общение. Принципы деятельности. Сферы общественной жизни. Природа человека. Деловое общение. Иерархичность. Особенности служебно-делового общения. Телефонный разговор. Беседа. Обмен деловой информацией. Непродуктивные совещания.
Всего в теме 9 презентаций
Стили общения
Подготовила учитель музыки 1 категории:
Копылова Е.Н
Исследователи различают разные подходы к проблеме количество стилей, выделяя их по разным основаниям. Одно из самых популярных в психологической науке описание стилей руководства принадлежит немецкому психологу Курту Левину Он выделяет две стороны стилей руководства:
- содержание решений, предложенных руководителем (формальный аспект),
- техника (способы) осуществления этих решений (содержательный аспект).
Рассмотрим с этих позиций основные стили руководства:
- авторитарный,
- демократический,
- либеральный.
Лидер «всё знает сам» и не терпит возражений.
Своим подчинённым он представляет лишь минимум информации.
Он никому не доверяет и может никого не ставить в известность о своих намерениях.
Подчинённых он считает пешками,
ему свойственно подавление или удаление сильных и оригинальных людей.
Его окружает хор поддакивающих,
В этой атмосфере процветают сплетни, интриги и доносы. Некоторые работники многим ему обязаны, он не только пугает и наказывает, но и награждает.
Такая система руководства не воспитывает самостоятельности, со всеми вопросами помощники, заместители бегут к «главному». Если в коллективе руководитель – автократ, то он всех будоражит, создаёт кратковременную активность и часто оставляет после себя неразбериху, создаёт вокруг себя враждебную атмосферу. Этот стиль руководства лежит в основе большинства конфликтов.
Демократический стиль
Предполагает взаимодействия на уровне «взрослый» — «взрослый.»
У руководителя и подчинённого возникает чувство доверия и взаимопонимания.
Руководитель ведёт себя, как один из членов группы, каждый сотрудник может при нём свободно выражать свои мнения по разным вопросам.
В зависимости от выполняемой задачи руководство может передаваться от одного участника к другому. Ответственность за неудачи руководитель разделяет с группой.
Большинство проблем обсуждается коллективно. Стремление прислушиваться к мнению сотрудников по разным вопросам объясняется не тем, что он этого не понимает, а убеждением в том, что при обсуждении могут возникнуть нюансы, позволяющие лучше понять ситуацию и найти правильное решение.
Либеральный стиль.
Характеризуется безынициативностью, невмешательством в процесс тех или иных работ.
Либерал предпринимает какие-нибудь действия только по указаниям вышестоящего руководства, стремится уклониться от ответственности за решения.
Либералы непринципиальны, могут под влиянием разных людей и обстоятельств изменять своё решение по одному и тому же вопросу.
В организации, где руководитель – либерал, часто важные вопросы решаются без его участия.
Во взаимоотношениях с подчинёнными либерал корректен и вежлив. Положительно реагирует на критику, не требователен к подчинённым и не любит контролировать их работу.
поощрения.
Обычно в такой роли выступают
люди недостаточно компетентные,
неуверенные
в прочности служебного положения.
- Лидер (учитель) – над детским
коллективом, он единолично
планирует работу и несёт
единоличную ответственность;
- Он постоянно проявляет
неверие в силы учеников;
- Указывает не только задание, но и способы выполнения, этапы, распределяет кто с кем работает;
- Чаще использует приказной тон, замечания, выпады к одним, восхваление других учеников;
- Субъективная оценка личностей учеников (часты замечания не по поводу работы, а по поводу личности.
Эмоциональный настрой учеников характеризует подавленность, и одновременно возникает вражда между учениками.
Демократический стиль педагогического общения
- Лидер внутри коллектива практикует коллективное принятие решений и разделение ответственности;
- Проявляет веру в учеников, в их силы;
- Стимулируется самостоятельность в поиске решений задач, самоуправление учащихся;
- Оцениваются факты, а не личности.
В результате такого стиля общения
развивается уверенность в себе,
возрастает общительность,
отмечается рост сплоченности и
взаимопомощи в детском коллективе,
доминирующий настрой –
спокойствие, радость.
Либерально — попустительский стиль педагогического общения.
- Неопределённая позиция лидера, его самоустранение от ответственности;
- Отсутствие чётких планов;
- Неопределённость, непоследовательность в отношениях к ученикам;
- непредсказуемость, нелогичность оценок.
При либеральном стиле общения в результате непоследовательности учителя у учеников фиксируются такие эмоциональные проявления, как гнев, злость.
Татьяна Зверева
Презентация для педагогов «Стили общений, отношений и позиций в педагогической деятельности»
Предлагаю вам, уважаемые коллеги,еще одну тему Образовательного клуба для педагогов, имеющих небольшой опыт работы. Она тоже актуальна не только в современных условиях, но и вообще для каждого педагога. От того, насколько педагог владеет умением общаться с детьми, многое значит как для него, так и для детей. Для него — это удовлетворение от работы, высокая продуктивность занятий, а для детей — радость от общения со взрослым, радость открытия окружающего мира. По-моему, это каждый из нас знает из собственного опыта посещения детского сада и школьных лет. И лишь тот из нас состоялся как педагог если он умеет выстраивать правильные отношения с детьми, правильно общаться и занимать правильную профессиональную позицию по отношению к детям.
Текст к презентации
«Стили общений, отношений и позиций в педагогической деятельности»
Тема нашего занятия сегодня звучит следующим образом. Тема выбрана не случайно. Эти моменты вызывают у нас затруднения при самоанализе занятий, при составлении конспекта и проведении занятия. Ну и еще выбор темы обусловлен тем, чтобы сформировать представление о современных требованиях, предъявляемых к профессиональным качествам педагога.
Слова умеют плакать и смеяться,
Приказывать, молить и заклинать,
И, словно сердце, кровью обливаться,
И равнодушно холодом дышать.
Призывом стать, и отзывом, и зовом
Способно слово, изменяя лад.
И проклинают, и клянутся словом,
Напутствуют, и славят, и чернят.
1 СЛАЙД: Стили общений, отношений и позиций в педагогической деятельности
Профессиональная деятельность воспитателя — это процесс непрерывного общения его с дошкольниками. От характера педагогического общения во многом зависит эффективность воспитательно-образовательной работы в детском саду. Общение педагога с детьми существенным образом влияет на формирование личности ребенка, особенности его отношения с окружающими.
В связи с этим изучение проблемы педагогического общения и создание научно обоснованных рекомендаций по организации общения педагога с детьми на современном этапе интенсивного развития и совершенствования общественного дошкольного воспитания приобретает особую актуальность.
Мы рассмотрим 3 позиции разных педагогов на классификацию стилей общения.
СЛАЙД 2: Стили педагогического руководства (по В. А. Кан-Калику) .
В. А. Кан-Калик установил и охарактеризовал следующие стили педагогического общения:
1) Общение на основе увлеченности совместной творческой деятельностью
2) Общение-дистанция
3) Общение – устрашение
4) Заигрывание
Все стили общения вам понятны по названию.
Какой стиль на ваш взгляд самый продуктивный?
Наиболее продуктивным является общение на основе увлеченности совместной творческой деятельностью. В основе этого стиля лежит единство высокого профессионализма педагога и его отношения к педагогической деятельности в целом.
СЛАЙД 3: Стили педагогического общения
(по Р. Липпиту и К. Уайту)
Проблема «стилей руководства», «стилей общения» педагога с детьми была впервые поставлена за рубежом в 30-е годы американским психологом К. Левиным. Предложенная им классификация стилей общения была положена в основу работ американских ученых Липпита и Уайта, которые предложили свою классификацию стилей педагогического общения.
Характеризуется следующими моментами в общении педагога и детей.
СЛАЙД 5: Демократический
Аналогично
СЛАЙД 6: Либеральный (попустительский, конформный)
Аналогично
СЛАЙД 7: Смешанный стиль
В практической работе педагогов преобладает смешанный стиль. Он характерен для большинства педагогов, потому что демократический стиль общения в полной мере дается самым «продвинутым и талантливым».
СЛАЙД 8: Типы профессиональной позиции
(по Н. Е. Щурковой)
Н. Е. Щуркова предлагает свою систематизацию стилей общения, которую мы тоже используем при анализе занятий, при его проведении.
СЛАЙД 9: Характеристики профессиональной позиции педагога Позиция уровневая — характеризует иерархическую связь педагога и воспитанников в их взаимодействии, т. е. это расположенность субъектов к друг другу по вертикали. Для позиции «Над» характерно административное давление на ребенка, так как «он мал, неопытен, неумел». Эта позиция характерна при авторитарном стиле общения. «Под» — эта позиция соответствует попустительскому стилю общения. «Наравне» — Это признание Человека в ребенке и в педагоге; при этом характерно взаимное уважение личности с обеих сторон.
Какие схемы вы отнесете к уровневым?
В дистанционной позиции можно выделить три признака: «далеко», «близко», «рядом».
«Рядом» Предполагает уважительное отношение к своим профессиональным обязанностям, к своим подчиненным, принятие их интересов и чаяний.
«Далеко» — отсутствие искренности во взаимоотношениях, формально выполнение своих обязанностей.
Педагог, избравший дистанцию «близко» — друг для своих воспитанников, реализующий вместе с ними творческие замыслы.
Какой признак на этой таблице относится к дистанционной? (Позиция «В»)
Позиция кинетическая («Г») – кинетическая (движение) предполагает совместное движение к цели: «Вместе» — субъекты вырабатывают стратегию совместных действий для достижения общей цели. Кроме того для этой позиции характерны движения педагога «впереди» и «сзади». Думается, однозначного выбора здесь нет. В главном – педагог «впереди», в мелочах – «сзади», в целом – «вместе» с детьми идет он по жизни, преодолевая с ними препятствия, приучая их к самостоятельности и ответственности за свой выбор.
Мы с вами рассмотрели стили общения. Еще хотелось бы немного остановиться на моменте, который еще характеризует выстраиваемые отношения (взаимодействие) педагога и детей. Я говорю о субъектно – субъектных и субъектно-объектных отношениях.
СЛАЙД 10: Стили взаимодействия
СЛАЙД 11: Субъекты и объекты
Для того, чтобы при анализе занятий иметь четкое представление о субъектно-субъектных и субъектно-объектных отношениях, давайте вспомним и освежим в памяти, что такое субъект и объект.
СЛАЙД 12 -17: Примеры для практического задания
СЛАЙД 18: Эволюция позиций участников педагогического процесса
Долгое время отношения учителя и ученика носили субъектно — объектный характер. Оно строилось на том, что авторитет педагога держался за счет соблюдения дистанции, требуя от обучающихся дисциплины и усердия. Педагог нес ответственность за учение, использовались иерархический и авторитарный методы, акцент был на аудиторные занятия под руководством педагога, контроль и оценка производились педагогом, основным средством обучения была книга.
Теперь в связи с меняющимися условиями жизни меняются и отношения между учениками и учителем. Авторитет педагога создается не за счет дистанции перед учителем, а за счет его личностных качеств, обучающиеся принимают ответственность на себя за свое учение, в обучении используются демократический и эгалитарный (построенный на равенстве) методы; смещение акцента на самоконтроль и самооценку обучающихся; учебная книга дополняется мощнейшими ресурсами информационно-телекоммуникационных систем и СМИ. А это заставило эволюционировать отношения из субъект-объектных в субъектно – субъектные.
СЛАЙД 19-20: Сравнение традиционной и личностно-ориентированной модели обучения
Современный период развития образования можно назвать периодом существенного обновления. Для него характерны образовательные реформы, которые, в свою очередь, ведут к изменению профессионально-педагогической деятельности. Теперь в соответствии с требованиями времени педагогический процесс следует осуществлять на основе личностно – ориентированного подхода к детям. Само название этого подхода говорит само за себя — ориентированный на личность. Путь к осуществлению такой модели обучения лежит через преодоление стереотипов традиционализма в обучении.
На данной таблице даются сравнения двух моделей обучения. Рассмотрим их и еще раз уточним для себя понятие о личностно-ориентированном подходе.
СЛАЙД 21: Характеристики профессиональной позиции педагога Таким образом, с точки зрения назначения профессии «педагог», эталонной можно считать позицию: «рядом», «наравне», «вместе», но чуть впереди.
СЛАЙД 22: Спасибо за внимание и сотрудничество!
¢ ¢ ¢ Стиль тесно связан с психологическими особенностями его мышления, коммуникативными свойствами и т. п. ; Стиль общения не является врожденным качеством; Описание и классификация стилей общения в определенной степени воспроизводят содержание характеристики деловой сферы; Социально-экономические, политические, социальнопсихологические и другие внешние факторы влияют на характер формирования стиля общения; Стиль общения обусловлен культурными ценностями ближайшей среды, его традициями, устоявшимся нормам поведения и т. д.
Особенности мышления человека, коммуникативные свойства Процесс взаимодействия с окружающими Стиль Общения Характеристики деловой сферы Культурные ценности, традиции Сферы общественной жизни (политика, экономика и т. д.)
Ритуальное общение ¢ ¢ Главная задача — поддержание связи с социумом, подкрепление представления о себе как о члене общества. Партнер — как бы необходимый атрибут выполнения ритуала. Эти ритуалы требуют от участников только одного — знания правил игры. Например, мы здороваемся со знакомыми и малознакомыми людьми, говорим о погоде, смеемся, жалуемся на бытовые трудности — это все элементы ритуального общения.
Манипулятивное общение ¢ ¢ ¢ В манипулятивном общении своему собеседнику демонстрируется только то, что поможет достижению цели. В этом виде общении мы, по сути, «подсовывает» партнеру стереотип, который мы считаем наиболее выгодным. Большое количество профессиональных задач предполагает именно манипулятивное общение. Любое обучение убеждение, управление всегда включает в себя манипулятивное общение. Представьте себе, что вы сидите в кабинете руководителя среднего ранга, которому часто звонят по телефону. Стиль разговора все время изменяется. Если статус оппонента выше –один тон, если ниже –другой.
Гуманистическое общение ¢ ¢ ¢ Это в наибольшей степени личное общение. Позволяет удовлетворить человеческие потребности(понимание, сочувствие, сопереживание). Цели не закрепляются и не планируются
Авторитарное общение ¢ ¢ Это власть одного в процессе общения. Единоличное принятие решения, приказы, указания. Люди, исповедующие авторитарный стиль взаимодействия, имеют догматическое мышление. Инициатива других людей не поощряется.
Демократическое общение ¢ ¢ ¢ Для него присуще коллегиальное принятие решений Поощрение активности участников. Учет интересов, потребностей, желаний участников коммуникативного процесса.
Статья «ВЛИЯНИЕ СТИЛЕЙ ОБЩЕНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА»
«ВЛИЯНИЕ СТИЛЕЙ ОБЩЕНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА»
ЦЕЛЬ: дать понятие стиля педагогического общения; рассмотреть типологию стилей педагогического общения и взаимодействия; показать, как стиль педагогического общения влияет на образовательный и воспитательный процесс.
В.А. Сухомлинский писал: «Слово учителя ничем незаменимый инструмент воздействия на душу воспитанника. Искусство воспитателя включает, прежде всего искусство говорить, обращаться к человеческому сердцу». Формам и методам трудовой деятельности человек учится много лет, способами познания мира мы также овладеваем длительное время, а вот общению человек не учится целенаправленно никогда и нигде. Конечно, опыт общения приобретается человеком и в ходе труда, и в познавательной деятельности. Но увы, этого мало. Многие серьёзные проблемы воспитания и обучения возникают из-за неумения правильно организовать общение с детьми. Антуан де Сент Экзюпери называл человеческое общение самой большой роскошью на свете. Но в одном случае – это «роскошь», а в нашем с вами – профессиональная необходимость.
Педагог – одна из центральных фигур в системе образования. Его знания, отношение к детям, личностные качества во многом определяют, как будет происходить взаимодействие с учеником. Одним из наиболее важных составляющих этого взаимодействия является педагогическое общение.
Под педагогическим общением понимают профессиональное общение педагога с учащимися в процессе обучения и воспитания, имеющее определённые педагогические функции и направленное на создание благоприятного психологического климата.
Исследования в области педагогической психологии показывают, что значительная часть педагогических трудностей обусловлена не столько недостатками научной и методической подготовки педагогов, сколько деформацией сферы профессионально-педагогического общения. Важно отметить, что зачастую за снижение интереса к учёбе ответственны не столько неизбежные трудности школьной жизни, сколько особенности общения педагога с учениками.
Будет ли педагогическое общение оптимальным, зависит от педагога, от уровня его педагогического мастерства и коммуникативной культуры. Для установления положительных взаимоотношений с воспитанниками педагог должен проявлять доброжелательность и уважение к каждому из участников образовательного процесса, быть сопричастным к победам и поражениям, успехам и ошибкам своих учеников, сопереживать им.
Исследования показывают, что педагоги, акцентирующие собственное «я», проявляют формализм в отношении к учащимся, поверхностную включаемость в ситуации обучения и воспитания, авторитарность, подчеркивают собственное превосходство и навязывают свои способы поведения. У педагогов с центрацией на «другом» проявляется неосознанное подлаживание к учащимся, доходящее до самоуничижения. У педагогов с центрацией «я—другой» выявлено устойчивое стремление строить общение на равных началах и развивать его в диалогической форме.
Что же такое стиль педагогического общения, в чём его своеобразие, как он формируется?
Стиль педагогического общения – это индивидуально-типологические особенности взаимодействия педагога и учащихся.
Стиль общения и руководства в существенной мере определяет эффективность обучения и воспитания, а также особенности развития личности и формирования межличностных отношений в учебной группе.
В стиле общения находят выражение:
1) особенности коммуникативных возможностей педагога;
2) сложившийся характер взаимоотношений педагога и воспитанников;
3) творческая индивидуальность педагога;
4) особенности ученического коллектива.
По традиции, начиная с исследований К. Левина выделяют 3 стиля руководства школьным коллективом, мы расширим эту типологию и выделим шесть основных стилей педагогического руководства:
I.
автократический (самовластный стиль), когда педагог осуществляет единоличное управление коллективом воспитанников, не позволяя им высказывать свои взгляды и критические замечания, педагог последовательно предъявляет к учащимся требования и осуществляет жесткий контроль за их исполнением;
авторитарный (властный) стиль руководства допускает возможность для воспитанников участвовать в обсуждении вопросов учебной или коллективной жизни, но решение в конечном счете принимает взрослый в соответствии со своими установками;
Следствие: такой вид подхода к руководству снижает деятельностную мотивацию, поскольку ученик не знает, какова цель выполняемой им работы в целом, также нередко между членами группы возникают враждебные отношения. Выбор такого стиля говорит о неверии преподавателя в позитивные возможности учащихся, его опасениями потерять авторитет, обнаружив свою недостаточную компетентность.
II.
игнорирующий стиль характеризуется тем, что педагог стремится как можно меньше вмешиваться в жизнедеятельность учащихся, практически устраняется от руководства ими, ограничиваясь формальным выполнением обязанностей передачи учебной и административной информации;
попустительский, конформный стиль проявляется в том случае, когда педагог устраняется от руководства группой воспитанников, либо идет на поводу их желаний;
Следствие: в классе
неустойчивый микроклимат, скрытые конфликты. Этот
стиль ведет к панибратству или отчуждению; он не способствует развитию
активности, не побуждает к инициативе, самостоятельности воспитанников. При
таком стиле руководства отсутствует целенаправленное взаимодействие
«учитель—ученик».
Этот стиль может быть выражен словами: «Как все
идет, так и пусть идет».
III.
демократический стиль предполагает внимание и учет педагогом мнений воспитанников, он стремится понять их, убедить, а не приказывать, ведет диалогическое общение на равных, здесь в первую очередь оцениваются факты, а не личность.
Следствие: у учеников развивается уверенность в себе, стимулируется самоуправление. Параллельно увеличению инициативы возрастают общительность и доверительность в личных взаимоотношениях.
непоследовательный, алогичный стиль — педагог в зависимости от внешних обстоятельств и собственного эмоционального состояния осуществляет любой из названных стилей руководства, что ведет к дезорганизации и ситуативности системы взаимоотношений педагога с воспитанниками, к появлению конфликтных ситуаций.
Известный психолог В. А. Кан-Калик выделял следующие стили педагогического общения:
1. Стиль ученичества. Самый плодотворный стиль – общение на основе увлеченности совместной творческой деятельностью. О таких педагогах говорят: «За ним дети буквально по пятам ходят!»
2. Стиль дружеского общения. Общение на основе дружеского расположения. Такой стиль общения можно рассматривать как предпосылку успешной совместной учебно-воспитательной деятельности. В известной мере он как бы подготавливает выделенный выше стиль общения. А. С. Макаренко утверждал, что педагог, с одной стороны, должен быть старшим товарищем и наставником, а с другой – соучастником совместной деятельности. Следует отметить, что дружественность должна иметь меру. Зачастую молодые педагоги превращают дружественность в панибратские отношения с учащимися, а это отрицательно сказывается на всем ходе образовательного процесса. Дружественность должна быть педагогически целесообразной, не противоречить общей системе взаимоотношений педагога с детьми.
3. Стиль дистанцирования. Общение-дистанция относится к самым распространенным типам педагогического общения. В этом случае во взаимоотношениях постоянно прослеживается дистанция во всех сферах: в обучении — со ссылкой на авторитет и профессионализм, в воспитании — со ссылкой на жизненный опыт и возраст. Но и здесь нужно соблюдать меру. Гипертрофирование дистанции ведёт к формализации всей системы взаимодействия учителя и учеников и не способствует созданию творческой атмосферы. В чём популярность такого стиля общения? Дело в том, что многие педагоги нередко считают, что общение-дистанция помогает им завоевать авторитет. Однако, практика показывает, что авторитет завоёвывается не через механическое установление дистанции, а через взаимопонимание в процессе совместной деятельности.
4. Стиль устрашения. Общение-устрашение, негативная форма общения, антигуманная, вскрывающая педагогическую несостоятельность прибегающего к нему преподавателя. Такой стиль общения ориентирует детей не на то, что надо делать, а на то, чего делать нельзя, лишает педагогическое общение дружественности, на которой основывается взаимопонимание.
5. Стиль заигрывания. Общение-заигрывание, характерное для молодых педагогов, стремящихся к популярности. Такое общение обеспечивает лишь ложный, дешевый авторитет. Появление этого стиля общения вызвано, с одной стороны, стремлением молодого педагога быстро установить контакт с детьми, желанием понравится классу, а с другой стороны – боязни общения с классом, отсутствием умений и навыков педагогического общения, опыта профессиональной коммуникативной деятельности.
Чаще всего в педагогической практике наблюдается сочетание стилей в той или иной пропорции, когда доминирует один из них.
Следует отметить диаметральную противоположность монологической и диалогической форм педагогического общения. В первом случае существуют субъект-объектные отношения, где объектом является ученик, класс, группа. Во втором — субъект-субъектные отношения, при котором педагог взаимодействует с обучаемым или с обучаемыми на основе партнерских отношений, в союзе с ним или с ними. Это отличие и составляет сущность педагогического сотрудничества, когда в своей деятельности преподаватель отходит от привычных представлений о труде педагога, где один (педагог) должен учить и направлять развитие, воспитывать, а другие — учиться и развиваться под его руководством.
Процесс общения педагогов с воспитанниками может складываться в двух крайних вариантах: 1) взаимопонимание, слаженность, развитие способности прогнозировать поведение друг друга и 2) разлад, отчужденность, неспособность понять и предугадать поведение друг друга, появление конфликтов.
Достижение положительного результата общения и взаимодействия связано с накоплением и правильным обобщением информации друг о друге, зависит от уровня развития коммуникативных умений педагога, его способности к эмпатии и рефлексии, к наблюдательности, «сенсорной остроте», установлению «раппорта» и умению учитывать репрезентативную систему собеседника, от умения слушать, понимать воспитанника, воздействовать на него посредством убеждения, внушения, эмоционального заражения, изменения стилей и позиций общения, от умения преодолевать манипуляция и конфликты.
Важнейшим фактором, определяющим эффективность педагогического общения, является тип установки педагога. Под установкой имеется в виду готовность реагировать определенным образом в однотипной ситуации. Самому носителю его установки в большинстве случаев представляются абсолютно правильными, поэтому они чрезвычайно устойчивы и с трудом поддаются изменению через внешние воздействия. Консерватизм и ригидность установок усиливаются с возрастом. Исследователи выделяют два типа доминирующих установок педагогов по отношению к ученикам: позитивная и негативная.
Наличие негативной установки педагога на того или другого воспитанника можно определить по следующим признакам: педагог дает «плохому» ученику меньше времени на ответ, чем «хорошему»; не использует наводящие вопросы и подсказки, при неверном ответе спешит переадресовать вопрос другому или отвечает сам; чаще порицает и меньше поощряет; не реагирует на удачное действие и не замечает его успехов; иногда вообще не работает с ним.
Соответственно о наличии позитивной установки можно судить по таким деталям: дольше ждет ответа на вопрос; при затруднении задает наводящие вопросы, поощряет улыбкой, взглядом; при неверном ответе не спешит с оценкой, а старается подкорректировать его; чаще обращается взглядом в ходе занятия и т. п.
Специальные исследования показывают, что «плохие» ученики в четыре раза реже обращаются к педагогу, чем «хорошие»; они остро чувствуют необъективность педагога и болезненно переживают ее.
Реализуя свою установку по отношению к «хорошим» и «плохим» воспитанникам, педагог без специального намерения оказывает, тем не менее, сильное влияние на них, как бы определяя программу их дальнейшего развития.
А что же нужно, чтобы между педагогом и воспитанниками возникли доверительные, доброжелательные отношения?
Психолог К.Н. Волков выявил следующие требования, которые предъявляет школьник к педагогу в качестве обязательных условий для возникновения чувства доверия:
«…контактность, умение легко и быстро вступать в общение, уважение к личности каждого ученика с необходимой требовательностью, понимание, терпение, разнообразие интересов, эрудиция, чуткость, способность к сопереживанию…»
Проанализируйте, соответствует ли ваш стиль общения этим простым, но необходимым для педагогической профессии детским требованиям.
Подвёдём итог всему вышесказанному, итак наиболее эффективно решать педагогические задачи позволяет демократический стиль руководства, ориентированный на совместное решение творческих задач с преобладанием дружеского расположения при котором педагог учитывает индивидуальные особенности воспитанников, их личный опыт, специфику их потребностей и возможностей. Педагог, владеющий таким стилем, осознанно ставит задачи перед учащимися, не проявляет негативных установок, объективен в оценках, разносторонен и инициативен в контактах. По сути, этот стиль общения можно охарактеризовать как личностный. Выработать его может только человек, имеющий высокий уровень профессионального самоосознания, способный к постоянному анализу своего поведения и адекватной самооценке.
Конформное покрытие | Общая защита
Конформное покрытие печатных плат устройств SIPROTEC выполняется в соответствии с установленным высококачественным процессом.
В этом процессе на печатные платы автоматически наносится покрытие с помощью робота для нанесения покрытий, а затем происходит отверждение покрытия.
Типовые испытания печатных плат с покрытием
Устройства защиты и автоматикиSIPROTEC испытаны и одобрены независимыми аккредитованными испытательными лабораториями.
В этом процессе устройство SIPROTEC подвергается нескольким тестовым комплексам.
Например, при испытании комплекса А устройство сначала подвергается воздействию агрессивных газов, а затем влажного тепла. В отличие от одиночных испытаний с разными образцами, этот комбинированный подход моделирует максимально суровые условия окружающей среды.
Испытательный комплекс А:
Коррозионно-климатические испытания
- Коррозионный газ SO 2 , в соотв.согласно IEC 60068-2-42
- Агрессивный газ h3 S , в соотв. согласно IEC 60068-2-43
- Смесь агрессивных газов, в соотв. согласно IEC 60068-2-60
- Испытание на коррозию смешанным газом в соответствии с ISA 71.04: 2013-08, G3 (Harsh) (SIPROTEC 5)
- Влажное тепло, циклическое, в соотв. согласно IEC 60068-2-30 и спецификации испытаний LR $ 14
Испытательный комплекс B:
Климатические и механико-динамические испытания
- Температура: +55 ° C непрерывно, +70 ° C в течение 96 часов
- Циклы быстрого изменения температуры -40 ° C <-> +85 ° C
в соотв.согласно IEC 60068-2-14 - Вибрация и ударная нагрузка,
в соотв. согласно IEC 60068-2-6, 60255-21-1 - Влажное тепло, циклическое,
в соотв. согласно IEC 60068-2-30
Испытательный комплекс C:
Гигроскопическая пыль
- Пыль и песок, испытательная пыль в штате Аризона, продолжительность 24 часа, в соответствии с IEC 60068-2-68
- Влажное тепло, циклическое,
в соотв. согласно IEC 60068-2-30
Испытательный комплекс D: Испытание в солевом тумане
- Дополнительные специальные тесты для моделирования «морских» условий
- Соляной туман IEC 60068-2-52, тест Кб с повышенными параметрами в соотв.Спецификация регистра Ллойда
Устройства SIPROTEC с защитным покрытием
SIPROTEC Compact
- 7SJ80, 7SJ81, 7SK80, 7SK81, 7SD80, 7RW80
СИПРОТЕК 5
- 7SJ82, 7SK82, 7SA82, 7SD82, 7SL82, 7UT82
- 6MD85, 6MD86, 7SJ85, 7SJ86, 7SK85, 7SA86, 7SA87, 7SD86, 7SD87, 7SL86, 7SL87, 7UT85, 7UT86, 7UT87, 7VK87, 7UM85, 7VE85, 7KE85, 7SS85
Двухслойная составная микрополосковая цилиндрическая конформная антенная решетка с перекрестными фрактальными пятнами в виде снежинок | 2018-03-15
Рисунок 1 Структура многослойной микрополосковой антенной решетки: паразитный слой (а), слой излучения (б), поперечное сечение (в).
Новая, двухслойная, многослойная, микрополосковая, цилиндрическая конформная антенна с высоким коэффициентом усиления, основанная на плоских перекрестных фрактальных пятнах в виде снежинок, демонстрирует высокий коэффициент усиления и апертурную эффективность. Полоса пропускания импеданса составляет 19,75%, от 5,23 до 6,54 ГГц, с усилением 12,1 дБи и соответствующей апертурной эффективностью от 87,5 до 89,75% на частоте 5,8 ГГц. Результаты измерений хорошо согласуются с результатами моделирования.
Конформные антенны вызвали широкий интерес в аэрокосмических приложениях и приложениях беспроводной связи из-за их аэродинамических свойств и малого радиолокационного поперечного сечения (RCS). 1-2 Такие характеристики, как небольшой объем, легкий вес и низкий профиль, делают микрополосковую антенну предпочтительным выбором. 3 Однако, когда она соответствует геометрии криволинейной поверхности, ее электромагнитные свойства и соответствующие диаграммы направленности сильно нарушаются; влиянием взаимной связи и фазы питания нельзя пренебрегать. 4-5 Проблема преодоления недостатков рабочих характеристик конформных антенн в отношении блока решетки и апертурной эффективности была хорошо изучена с большим теоретическим анализом. 6-16 Конформный метод конечных разностей во временной области (CFDTD) 6 и метод согласования дискретных мод (DMM) 7-8 часто используются для исследования и улучшения электромагнитных свойств цилиндрических конформных антенн.
Специальные конструкции, предложенные для улучшения характеристик конформной антенны, включают спираль, меандр и электромагнитную запрещенную зону (EBG). 17-20 Объединяя спиральную антенну и меандровую антенну, реализуется широкополосная гибридная антенна с высокой эффективностью излучения.17 Использование EBG позволяет добиться миниатюризации с высоким коэффициентом усиления. 18 В этой статье описывается новая двухслойная, многослойная, с высоким коэффициентом усиления, микрополосковая, цилиндрическая конформная антенна, основанная на плоских перекрестных фрактальных пятнах «снежинки». 21 Его параметры оптимизированы с помощью трехмерного полноволнового метода конечных элементов (МКЭ). Проанализировано влияние нескольких факторов на производительность, представлены результаты моделирования и экспериментов.
Анализ и моделирование
Как показано Jin et al., 21 планарная микроволновая антенна с излучателями в виде крестообразных снежинок 2 × 2 демонстрирует многообещающие характеристики, такие как высокое усиление и апертурная эффективность на центральной частоте 5,8 ГГц. Ширина полосы импеданса, определяемая как | S 11 | <-10 дБ, составляет 22,9 процента, усиление достигает 12 дБи, а соответствующая апертурная эффективность достигает 87,4 процента. По сравнению с элементами прямоугольной решетки, антенная решетка с фракталом в виде крестообразных снежинок уменьшает требуемый размер апертуры на 51%.В описываемой здесь работе используется антенна с фрактальной диаграммой направленности в виде перекрестных снежинок 2 × 2 в цилиндрической конформной решетке для достижения высокого коэффициента усиления и апертурной эффективности.
Размеры поперечных излучателей в виде снежинок 2 × 2 и цилиндрической полости могут быть определены на основе обычной двухслойной, уложенной друг на друга панели микрополосковой антенной решетки, как показано на Рис. 1 . 21 Наружная поверхность цилиндрической полости прилегает к паразитному слою, а внутренняя поверхность прилегает к слою излучения, образуя тело цилиндрической формы.Геометрические параметры и значения конструкции конформной антенны приведены в Таблица 1 . Размеры конформной антенны даны по
.Начальный размер L одноэлементной квадратной области получается
., где λ 0 — длина волны в свободном пространстве, c — скорость света в свободном пространстве, εr — относительная диэлектрическая проницаемость подложки, а f 0 — центральная частота антенны.
Рисунок 2 Вид сверху (a) и спереди (b) цилиндрической конформной антенны.
Исходя из конструкции цилиндрической конформной антенны, первоначальный размер панельной антенны 21 регулируется, и каждый параметр оптимизируется. И конформная антенна, и панельная антенна реализуют функцию коаксиального питания с разъемами SMA. Поскольку толщина слоев напрямую влияет на конформный профиль, а толщина диэлектрической пластины из ПТФЭ может затруднить изгиб с относительно небольшим радиусом, диэлектрическая пластина с толщиной 0.Было выбрано 25 мм. Вид сверху и спереди конформной структуры показан на Рис. 2 . Соотношение верхнего и нижнего боковых накладок b, фрактальное отношение n, внутренний диаметр цилиндра S r1 , высота воздуха h z , диэлектрическая проницаемость слоев ε r1 , диэлектрическая проницаемость воздуха ε r2 , а толщина слоя h. Оптимизированные параметры сведены в Таблица 2 .
Конформные покрытия для электроники
Конформные покрытия для электроники
Автор: Шон Хорн
11 августа 2017 г. 7:41
@ 7:41
Устойчивость к таким осложнениям рабочей среды, как коррозия, грибок, окисление, дождь, соленая вода / туман, снег, колебания температуры или вибрация, имеет важное значение для долговременной работы электронных устройств.Без соответствующей защиты печатные платы и подобная электроника не выдержат суровых условий окружающей среды и отказов. Яркие примеры включают:
· Авиационные и автомобильные транспортные средства, которым требуются печатные платы, которые годами работают в соответствии с требованиями в исключительном диапазоне рабочих условий.
· Защитные системы, обеспечивающие питание оборудования связи / наблюдения и высокотехнологичного вооружения в условиях высоких нагрузок и опасных для жизни рабочих ситуаций.
· Персональные устройства, такие как карманные смартфоны и планшеты, необходимы для личного и коммерческого общения.
· Носимые устройства и имплантаты — фитнес-трекеры и медицинские трекеры — для которых требуется электрическая схема, которая не откажет во время интенсивных тренировок или при воздействии агрессивных жидкостей внутри тела.
Конформное покрытие обеспечивает надежное, непроводящее, диэлектрическое покрытие, применяемое для защиты печатных плат от повреждений из-за загрязнения, грязи / пыли, воздействия коррозионных химикатов, грибка, влаги, солевого тумана или других потенциальных препятствий для функциональности компонентов.
Защита электроники конформными покрытиями
Пять материалов конформного покрытия включают четыре типа жидкости — акрил, эпоксид, силикон и уретан, а пятый — парилен, полученный парофазной полимеризацией.Жидкие покрытия наносятся на поверхности субстрата мокрой кистью, окунанием или распылением, которые относительно просты и недороги в применении; они обеспечивают надежную внешнюю пленочную защиту печатных плат.
Уникальный процесс химического осаждения из паровой фазы (CVD) парилена превращает твердый димер парилена в газ, который проникает глубоко внутрь поверхности электронных узлов. Защита печатных плат париленом часто более стабильна, чем жидкими покрытиями. Он также медленнее и может быть более дорогим в обработке, при этом затраты составляют от 100 долларов США.От 00 до 10 000 долларов США за фунт, в зависимости от типа и качества, требуемого для проекта покрытия.
Цель состоит в том, чтобы решить, какой тип покрытия лучше всего соответствует требованиям вашего задания конформного покрытия, на основе свойств материалов доступных типов покрытия и методов нанесения, подходящих для вашей электронной сборки.
Выбор конформного покрытия
Четкое определение требований к характеристикам покрываемой печатной платы включает согласование материала конформной пленки с такими факторами, как рабочий уровень влажности, температурный диапазон и ожидаемая вибрация.В конформных проектах рекомендуется учитывать практические преимущества каждого материала покрытия, чтобы определить тип, наиболее подходящий для сборки и использования:
- Легко наносимая акриловая смола (AR) конформные покрытия сохнут за считанные минуты при комнатной температуре. Они устойчивы к грибкам и обладают необходимыми электрическими и физическими свойствами. Обычно применяемые при толщине от 0,002 до 0,005 дюйма, они выдерживают температуры не более 125 ° Цельсия, что ограничивает их использование во многих областях применения с более высокими температурами.Они остаются популярным выбором для покрытий, потому что многие варианты AR затвердевают за 30 минут, повышая их ценность, когда целью является короткое время обработки.
- Обычно доступные в виде двухкомпонентных смесей, системы на основе эпоксидной смолы (ER) (ER) обеспечивают чрезвычайно прочное покрытие с хорошей устойчивостью к повреждениям от химикатов, сильному истиранию и влажности. Однако ER может давать усадку во время полимеризации, а экстремальные температуры снижают его устойчивость к нагрузкам. Те же прочные, долговечные пленки, которые отличаются по характеристикам эпоксидной смолы, затрудняют их переработку и ремонт, поэтому процессы нанесения необходимо тщательно проводить.
- Покрытия из силиконовой смолы (SR) являются популярным выбором для автомобильной промышленности, поскольку они поддерживают высокие рабочие характеристики в условиях высоких температур от 200 ° + Цельсия. Они также обладают хорошей устойчивостью к коррозии и влажности. Поскольку его можно наносить более толстыми слоями, чем другие покрытия, SR является исключительным средством гашения вибраций во время работы. К сожалению, силикон обеспечивает более низкую стойкость к истиранию и воздействию растворителей, чем другие конформные пленки.
- Обеспечивая надежную химическую и влагостойкость, покрытия из уретановой смолы (UR) также обеспечивают отличные диэлектрические свойства в течение длительных периодов времени, лучшую изоляцию сигнальных дорожек от цепей, расположенных в непосредственной близости, свойство, которое поддерживает миниатюризацию печатных плат.Выдерживая химические растворители, UR также замедляет рост нитевидных волокон олова. Однако стойкость к растворителям затрудняет удаление или повторную обработку. Долговременная функциональность в условиях высокой температуры / вибрации ограничена.
- Нежидкий материал покрытия, парилен (XY). использует уникальный процесс нанесения CVD, который обеспечивает исключительно однородную конформную пленку без отверстий для печатных плат. Парилен можно наносить практически на любую поверхность и предметы любой формы, включая стекло, металл, бумагу, смолу, пластмассы, керамику, феррит и кремний.Химическая инертность XY увеличивает его полезность для имплантированных биомедицинских устройств. Парилен дорого обходится и трудно поддается переработке; размеры партии небольшие по сравнению с другими защитными покрытиями.
Большинство этих конформных покрытий обеспечивают по крайней мере некоторую степень защиты электроники, но преимущества зависят от материала, стиля его применения, назначения печатной платы и условий эксплуатации. Эти основные свойства предлагают полезные рекомендации для принятия решения о том, какой пленочный материал лучше всего подходит для вашего покрытия.
Если вам нужны услуги по конформному покрытию электроники, свяжитесь с Diamond-MT сегодня. Начните, позвонив нам по телефону 814-535-3505 или заполнив запрос предложения.
конформных оптических покрытий методом атомно-слоистого осаждения | События
Конформные оптические покрытия методом атомно-слоистого осаждения
Хостинг: Техническая группа тонких пленок
17 августа 2021 г., 10:00 — 11:00 — Восточное летнее время (UTC — 04:00)
Скачать слайды презентации
Оптические покрытия традиционно наносятся с использованием методов физического осаждения из паровой фазы (PVD).Поскольку методы PVD являются методами осаждения в пределах прямой видимости, всегда было сложно нанести оптические покрытия на неплоские подложки. Современные системы вращения планет и другие передовые средства перемещения подложек помогают раздвигать границы, но при этом сохраняется присущее им ограничение конформности.
Atomic Layer Deposition (ALD) предлагает способ легко покрывать сложные геометрические формы конформными и однородными оптическими покрытиями. Этот новый метод входит в набор инструментов разработчика оптических систем, позволяя использовать новые форматы подложек, такие как трубки, сильно изогнутые линзы, купола, решетки, боковые стенки и т. Д.
На этом веб-семинаре, организованном технической группой OSA Thin Films, Сами Снек и Джон Рённ из Beneq объяснят, как можно использовать преимущества ALD и как сделать этот метод экономичным за счет использования больших партий или процесса осаждения с высокой скоростью. Вебинар рассмотрит несколько практических примеров использования естественной конформности ALD в микроскопическом и макроскопическом масштабе.
Что вы узнаете:
- Принцип, преимущества и ограничения атомно-слоистого осаждения
- Практическое применение ALD для оптических покрытий
Кому следует прийти:
- Инженеры и ученые в области оптических покрытий
- Инженеры, занимающиеся разработкой оборудования для оптических покрытий
- Ученые / инженеры, разрабатывающие оптические системы и / или использующие оптические компоненты с покрытием
О докладчиках:
Сами Снек, Бенек
г.Снек, коммерческий директор Beneq, присоединился к Beneq в 2005 году. С тех пор он занимал различные профессиональные и управленческие должности в Beneq, включая менеджера по продукту, менеджера по приложениям, директора группы ALD, руководителя отдела продаж и главу Азии. 2 года провел в Шанхае, Китай. Он получил степень магистра химического машиностроения в Хельсинкском технологическом университете в 2001 году. Г-н Снек имеет особый опыт в области технологии атомного осаждения и развития бизнеса. Он сыграл жизненно важную роль во внедрении производственных концепций и решений ALD в нескольких отраслях, от ювелирных изделий до фотоэлектрических, оптических покрытий и полупроводников.
Джон Рённ, Бенек
Д-р Джон Рённ — инженер-технолог в компании Beneq и один из ведущих исследователей в области решений для осаждения атомных слоев в оптике и фотонике. Джон получил докторскую степень. из школы электротехники Университета Аалто в 2019 году. Во время работы в академических кругах Джон исследовал наноматериалы, осажденные атомным слоем, и он опубликовал научные статьи в очень строгих рецензируемых журналах, таких как Nature Communications и ACS Photonics.Текущая работа Джона сосредоточена на серийном производстве критически важных оптических покрытий как для микро-, так и для макроструктур с использованием различных тонкопленочных материалов с атомарным осаждением.
Рынок конформных покрытий— рост, тенденции, влияние COVID-19 и прогнозы (2021 год
Рынок конформных покрытий оценивается в 1141 миллион долларов США в 2020 году и, как ожидается, будет расти со среднегодовым темпом роста более 6% в течение прогноза период.Пандемия COVID-19 негативно повлияла на рынок в 2020 году из-за сбоев в цепочке поставок и закрытия производственных мощностей.
Нью-Йорк, 27 октября 2021 г. (GLOBE NEWSWIRE) — Reportlinker.com объявляет о выпуске отчета «Рынок конформных покрытий — рост, тенденции, влияние COVID-19 и прогнозы (2021–2026 гг.)» — https : //www.reportlinker.com/p06177342/? utm_source = GNW
Аэрокосмическая отрасль в краткосрочной перспективе пострадала из-за пандемии COVID-19, поскольку воздушные перевозки по всему миру были ограничены.Почти каждая авиакомпания остановила большую часть своих самолетов, а также откладывала заказы на новые. Производство самолетов также было остановлено из-за полной блокировки в странах Северной Америки и Европы, которые являются центрами производства самолетов. Электронная промышленность также испытала спад из-за пандемии. Китай — ведущий производитель печатных плат в мире. Однако компания Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC), являющаяся передовым производителем микросхем и полупроводниковых устройств в стране, смогла производить только 14-нанометровые чипы и запаздывала в производстве 5-нанометровых чипов, которые пользовались мировым спросом. .?
Ключевые особенности
В краткосрочной перспективе основными факторами, определяющими исследуемый рынок, является растущий спрос со стороны высокотехнологичных приложений, требующих защитного покрытия.
Ожидается, что рост числа медицинских приложений в Азиатско-Тихоокеанском регионе станет возможностью для рынка.
Азиатско-Тихоокеанский регион доминировал на мировом рынке с наибольшим потреблением в таких странах, как Китай, Индия и т. Д.
Ключевые тенденции рынка
Сегмент бытовой электроники, доминирующий на рынке
Потребительская электроника является крупнейшим потребителем конформные покрытия.Бытовая электроника включает в себя различные электронные устройства, от развлечений, средств связи до бытовой техники.
Электронные компоненты, такие как полупроводники, печатные платы, транзисторы, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды, соединители и другие важные компоненты, используются для создания надлежащего пригодного для использования электронного устройства.
Конформные покрытия используются для покрытия всех таких компонентов для защиты от тепловых ударов, влаги, пыли, химикатов и коррозии. Конформные покрытия более высоких стандартов могут самозатухать пламя на печатной плате.
Покрытия также действуют как барьер для влаги, тем самым уменьшая утечку тока и электрохимическую миграцию через печатные платы или компоненты. Эти покрытия можно наносить с использованием различных методов, включая нанесение кистью, распыление, погружение и осаждение из паровой фазы.
Эти конформные покрытия используются на различных электрических компонентах, используемых в развлекательных устройствах, таких как телевизоры, музыкальные плееры, видеомагнитофоны, камеры, игровые консоли, удаленные автомобили и т. Д., А также на устройствах связи, таких как смартфоны, компьютеры, ноутбуки, принтеры, факсы, носимые устройства. устройства и т. д., а также бытовая техника, такая как холодильники, стиральные машины и т. д. По оценкам, рост количества приложений для умного дома вместе с растущим спросом со стороны смартфонов и носимых устройств будет стимулировать рынок в ближайшие годы.
В Европе, Германия, электронная промышленность является крупнейшей в регионе. Электротехническая и электронная промышленность составляет 10% от общего промышленного производства Германии. По данным Немецкой ассоциации производителей электрического и электронного оборудования (ZVEI), ожидается, что в 2021 году объем мировой электроэнергетики вырастет до 5 триллионов евро.
Согласно прогнозам, рынок конформных покрытий в течение прогнозируемого периода будет расти благодаря всем вышеперечисленным факторам.
Азиатско-Тихоокеанский регион будет доминировать на рынке
Ожидается, что Азиатско-Тихоокеанский регион будет доминировать на рынке защитных покрытий в течение прогнозируемого периода. Из-за высокого спроса на приложения из таких стран, как Китай, Индия и Япония, спрос на изучаемом рынке растет.
Китай является крупнейшей в мире базой по производству электроники и предлагает жесткую конкуренцию существующим добывающим компаниям, таким как Южная Корея, Сингапур и Тайвань.Электронные продукты, такие как смартфоны, OLED-телевизоры и планшеты, среди прочего, имеют самые высокие темпы роста в сегменте рынка бытовой электроники с точки зрения спроса.
В стоимостном выражении более 50% мировых печатных схем (ПП) производится в Китае (как показано на графике) благодаря льготам, предлагаемым государством производителям печатных плат. Кроме того, страна известна производством плат по невысокой цене.
Среди всех типов печатных плат гибкие и многослойные платы вместе составляют немногим менее 60% всех единиц, произведенных в Китае в 2020 году.
Производство бытовой электроники в Индии росло быстрыми темпами в период с 2015 по 2020 год, при этом стоимость производства бытовой электроники показала рост на 16,6% в период с 2018-19 по 2019-20 годы (как показано на рисунке). В отрасли бытовой электроники в 2020-2021 годах наблюдалось падение объемов производства из-за пандемии COVID-19 и ее последующего воздействия на внутренние производственные мощности.
Кроме того, ожидается, что на рынке потребительской электроники CAGR превысит 10% в течение прогнозируемого периода, что, в свою очередь, увеличит потребность в производстве бытовой электроники более высокими темпами в стране.
Таким образом, все вышеупомянутые факторы, в свою очередь, по прогнозам, повысят спрос на конформные покрытия в регионе в течение прогнозируемого периода.
Конкурентная среда
Мировой рынок конформных покрытий частично консолидирован с точки зрения доходов. Некоторые из основных игроков включают Dow, H.B. Fuller Company, Henkel AG & Co. KGaA, ITW и Shin-Etsu Chemical Co. Ltd., среди прочих.
Дополнительные преимущества:
Таблица рыночной оценки (ME) в формате Excel
3 месяца поддержки аналитиков
Прочтите полный отчет: https: // www.reportlinker.com/p06177342/?utm_source=GNW
О Reportlinker
ReportLinker — это отмеченное наградами решение для исследования рынка. Reportlinker находит и систематизирует самые свежие отраслевые данные, чтобы вы могли мгновенно получать все необходимые исследования рынка в одном месте.
__________________________
История продолжается
КОНТАКТЫ: Clare: [email protected] США: (339) -368-6001 Intl: +1 339-368-6001
Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Оценка полуавтономного интерфейса мозг-компьютер на основе конформной геометрической алгебры и искусственного зрения
В этой статье мы оцениваем полуавтономный интерфейс мозг-компьютер (BCI) для задач манипуляции.В такой системе пользователь управляет роботизированной рукой с помощью команд воображения движения. В традиционных BCI-системах для управления технологическим процессом пользователь должен постоянно предоставлять эти команды, чтобы пошагово манипулировать исполнительным элементом робота, что приводит к утомительному процессу для простых задач, таких как выбор и замена предмета с поверхности. . Здесь мы используем полуавтономный подход, основанный на модели конформной геометрической алгебры, которая решает обратную кинематику робота на лету, а затем пользователю остается только выбрать начало движения и конечное положение эффектора (цель- селекционный подход).В этих условиях мы реализовали задачи подбора и размещения с диском в качестве элемента и двумя целевыми областями, размещенными на столе в произвольных местах. Алгоритм искусственного зрения (AV) использовался для получения положений предметов, отображаемых в кадре робота, с помощью изображений, снятых с помощью веб-камеры. Затем алгоритм AV интегрируется в модель обратной кинематики для выполнения задач манипулирования. В качестве доказательства концепции различные пользователи были обучены управлению задачами выбора и размещения с помощью методов управления процессом и полуавтономного выбора целей, чтобы можно было сравнить производительность обеих схем.Наши результаты показывают превосходство полуавтономного подхода в производительности, а также свидетельствуют о меньшей умственной усталости от него.
1. Введение
Интерфейс мозг-компьютер (BCI) — это система, которая обеспечивает связь между пользователем и устройством в реальном времени посредством мозговой активности. На протяжении многих лет исследования и разработки в области ИМК были в основном ориентированы на создание систем реабилитации, а также систем, которые помогают пациентам с ограниченными возможностями в некоторой степени восстановить утраченные или ограниченные возможности [1].Некоторые зарегистрированные устройства, которые успешно управляются с помощью BCI, — это спеллеры, электрические инвалидные коляски, роботизированные руки, электрические протезы и гуманоидные роботы [2–5]. В исследованиях BCI наиболее распространенной техникой, используемой для неинвазивного исследования мозга, является электроэнцефалография (ЭЭГ).
Чтобы управлять устройством посредством мозговой активности, конструкция BCI должна включать следующие этапы: получение сигнала, фильтрация, выделение признаков, классификация, моделирование устройства и управление [6].На этапе фильтрации нежелательные шумы и артефакты удаляются из сигналов с помощью временных и пространственных фильтров. Затем из сигналов извлекаются интересующие временные или пространственные особенности для построения векторов признаков. Эти векторы формируются из характерных компонентов сигналов, которые затем используются на этапе классификации для расшифровки намерений пользователя. Наконец, манипуляции с устройством основываются на результатах алгоритма классификации. В зависимости от устройства и сложности системы требуется модель системы для точного выполнения желаемых задач.BCI можно разделить на две группы в зависимости от их стратегии управления: управление процессом и выбор цели . В стратегии управления процессом пользователи непрерывно контролируют каждую часть процесса. Это достигается путем непрерывного выполнения низкоуровневых команд через BCI без дополнительной помощи. С другой стороны, в стратегии выбора цели пользователи несут ответственность за выбор желаемой цели, а система помогает успешно выполнять задачи с минимальными усилиями [7].В этом случае пользователь выполняет задачи высокого уровня, отправляя простые команды через BCI.
Общие парадигмы, используемые в качестве управляющих команд в BCI, включают установившиеся зрительные вызванные потенциалы (SSVEP), форму волны P300 и воображение движения (MI). SSVEP — это резонансное явление, возникающее в затылочных и теменных долях в результате осциллирующего зрительного стимула, предъявляемого пользователю с постоянной частотой [8]. P300 — это компонент сигнала ЭЭГ, который появляется через 300 мс после события произвольного внимания и обычно наблюдается во время предъявления визуального или слухового стимула [9].MI представляет собой связанную с событием десинхронизацию (ERD), обнаруженную в сенсомоторных областях, которая вызывает снижение контралатеральной мощности в диапазоне частот от 8 до 13 Гц (также известном как полоса μ ) [10]. Управление ИМК с помощью SSVEP и P300 требует меньшего обучения по сравнению с ИМ, поскольку первый представляет собой непроизвольную реакцию на стимул. Однако его использование в BCI ограничено из-за того, что он требует устройства для представления стимулов. Процесс обучения управлению ИМК на основе MI (MI-BCI) также может включать предъявление стимулов.Однако его можно исключить для окончательного применения в BCI. Несмотря на то, что MI-BCI требуют более длительных периодов обучения, они лучше подходят для условий, близких к реальной жизни, и для самостоятельного обучения BCI [11].
В нескольких исследованиях представлены успешно реализованные ИМК на основе ERD, в большинстве из них используется стратегия управления процессами [12–14]. Сообщалось также о некоторых целевых ИМК [15, 16]. В [7] пользователей обучали MI-BCI для управления процессом и выбора цели для выполнения одномерных перемещений курсора на экране.Результаты показывают, что пользователи, выполняющие стратегию выбора целей, показали более высокую точность и более быстрое обучение по сравнению с подходом, основанным на управлении процессом. Однако авторы заявляют, что прямое сравнение выбора цели и управления процессом в более сложном (реальном) сценарии еще не проводилось. В предлагаемом исследовании задачи манипулирования трехмерными объектами с помощью роботизированной руки реализованы в MI-BCI. Сложность трехмерных движений реальных объектов выше, чем одномерных движений виртуальных объектов, представленных в [7].В [17] реализован полуавтономный BCI для управления роботизированной рукой для выполнения таких задач, как налив напитка в стакан на поднос через SSVEP. В будущих исследованиях аналогичные задачи, как в [17], могут быть реализованы в нашем BCI с использованием MI вместо этого, что позволит более естественным образом выполнять повседневные контекстные задачи без необходимости использования экрана представления стимулов.
В типичном MI-BCI для управления технологическим процессом пользователь управляет направлением последнего исполнительного механизма роботизированной руки с помощью низкоуровневых команд, что означает, что пользователь должен маневрировать роботом в трехмерном пространстве, чтобы дотянуться до него. желаемая цель.Ясно, что пользователь остается в состоянии повышенного внимания во время маневров, так как он / она постоянно осведомлен о конечном положении исполнительного механизма в течение всей задачи. Это постоянное осознание может привести к умственной усталости или разочарованию, что нежелательно, так как может напрямую влиять на производительность и обучение пользователей [18]. Было показано, что анализ характеристик P300, таких как амплитуда и задержка, полезен для определения глубины обработки когнитивной информации [19]. Амплитуда сигнала P300 имеет тенденцию к уменьшению, когда пользователи сталкиваются с когнитивными задачами с большим трудом [20].С другой стороны, латентность P300 увеличивается, когда стимул когнитивно трудно обрабатывать [21]. Другое исследование показало корреляцию между изменениями в компоненте P300 и характеристиками BCI [22]. Доказательства, предоставленные этими исследованиями, могут предполагать, что анализ P300 может быть реализован в качестве индикатора умственной усталости во время тренировки и контроля BCI.
Чтобы уменьшить умственное утомление в системах BCI, здесь предлагается полуавтономный BCI, использующий стратегию выбора цели.Эта система помогает пользователю выполнить конкретную задачу, вычисляя все переменные, необходимые для ее успешного выполнения. В некоторых исследованиях ранее были представлены конструкции BCI, ориентированные на этот полуавтономный подход с успешными результатами в отношении производительности, точности и комфорта для пользователя [17, 23, 24]. Таким образом, в этой статье представлена реализация традиционного низкоуровневого MI-BCI и полуавтономного MI-BCI, предназначенного для выполнения задач манипулирования объектами с помощью роботизированной руки. В стратегии управления технологическим процессом MI-BCI пользователь дает команду последнему исполнительному элементу робота перемещаться в трехмерном пространстве для достижения цели, размещенной на столе.В полуавтономном MI-BCI один маленький диск и две целевые области размещаются на столе. Здесь робот тянется к диску и помещает его на определенную цель, которую выбирает пользователь. В качестве доказательства концепции, два добровольца были обучены работе с каждой системой BCI, и их работа была оценена и сравнена. Статистический анализ P300 был проведен для всех пользователей, чтобы наблюдать различия в умственной усталости, вызванные работой низкоуровневых и полуавтономных ИМК.
Чтобы смоделировать робота, используемого в этом эксперименте, модель конформной геометрической алгебры (CGA) была реализована как в традиционном, так и в полуавтономном BCI для решения обратной кинематики манипулятора робота, т.е.е., получение углов сочленения, необходимых для определенного положения конечного эффектора. Кроме того, в полуавтономный BCI был интегрирован алгоритм искусственного зрения (AV), чтобы предоставлять информацию о положениях элементов на столе, привязанных к корпусу робота. Поскольку реализация полуавтономного BCI предполагает более высокую вычислительную нагрузку, для решения обратной кинематики была выбрана модель CGA. CGA показал сокращение операций, а в некоторых случаях уменьшение вычислительной нагрузки по сравнению с традиционным решением обратной кинематики [25].
Эта статья организована следующим образом. Модель CGA и алгоритм AV описаны в Разделе 2, а конструкция обоих BCI объяснена в Разделе 3. Оценки обоих алгоритмов и результатов производительности пользователей, управляющих обоими BCI, представлены в Разделе 4. Предварительные краткие отчеты о реализации системы ( но не его оценка) представлены в [26] и [27].
2. Моделирование робота и искусственное зрение
В этом разделе мы описываем каждый из компонентов, необходимых для вычисления обратной кинематики манипулятора робота с помощью CGA.Кроме того, здесь мы подробно объясняем алгоритм AV, используемый для получения положений объектов, которыми должен управлять робот.
2.1. Конформная геометрическая алгебра
Традиционные методы решения обратной кинематики роботов включают несколько матричных операций, а также множество тригонометрических выражений. Все это может привести к довольно сложному решению в зависимости от моделируемого робота [28]. В этом исследовании вместо этого предлагается модель конформной геометрической алгебры (CGA), поскольку она считается более легкой в вычислительном отношении, более простой в реализации и в высшей степени интуитивно понятной.CGA оказался мощным инструментом при решении обратной кинематики роботизированного манипулятора [29, 30]. Он также предлагает сокращение операций по сравнению с традиционными методами и предоставляет эффективные решения во время выполнения. Более подробную информацию о характеристиках вычислительной эффективности можно найти в [31].
В этой модели углы сочленения робота получены для определенного положения конечного исполнительного механизма. В CGA определены два новых измерения (), представляющие точку в начале координат и точку в бесконечности, соответственно, в дополнение к трехмерному евклидову пространству () [29].В этом пространстве геометрические объекты (точки, линии, окружности, плоскости и сферы) и вычисления с их участием (расстояния и пересечения) могут быть представлены простыми алгебраическими уравнениями.
Кроме того, геометрическое произведение между двумя векторами a и b определяется как комбинация внутреннего продукта и внешнего продукта:
Внутреннее произведение используется для вычисления расстояний между элементами, а внешнее произведение генерирует бивектор, который представляет собой элемент, занимающий пространство, охватываемое обоими векторами.Он также используется для поиска пересечения двух элементов. Пересечение M двух геометрических объектов A и B , представленных в CGA, обозначается символом или. Элемент является двойственностью A и выражается как где, что позволяет изменить представление одного и того же элемента. Стандартные и двойные представления часто используемых геометрических объектов в CGA показаны в таблице 1. Там x и n — это точки, представленные как линейная комбинация базовых векторов 3D:
|
Существует два возможных представления одного и того же элемента, как показано в таблице 1.Круг можно представить как пространство, охватываемое тремя точками в пространстве, а также как пересечение двух сфер. Кроме того, линия может быть выражена как пересечение двух плоскостей, а также как пространство, охватываемое двумя точками, расширенное до бесконечности.
Используя предыдущие уравнения и соотношения, CGA-модель для решения обратной кинематики робота-манипулятора была получена в соответствии с методом, предложенным в [32]. Смоделированный робот представлял собой робот-манипулятор Dynamixel AX-18A Smart, который представляет собой робот-манипулятор с пятью степенями свободы (5 степеней свободы).На рисунке 1 показан смоделированный робот, а также его соединения и звенья. Степень свободы этого робота соответствует его вращению плеча, сгибанию-разгибанию локтя, сгибанию-разгибанию запястья, вращению запястья и функции открытия-закрытия руки [33]. Решение обратной кинематики было получено для шарниров, и. Из-за особенностей манипуляционных задач суставы и для простоты не рассматривались.
2.2. Наша модель CGA
Далее мы описываем необходимую модель CGA, которую мы реализовали специально для нашей системы.
2.2.1. Фиксированные шарниры и плоскости
Исходная точка модели CGA находилась в суставе, расположенном в центре вращающейся базы робота; следовательно, . Шарнир также является фиксированным шарниром с постоянным положением, находящимся непосредственно над шарниром. Положение сустава было определено как. Теперь давайте рассмотрим желаемое конечное положение эффектора как точку в пространстве. Затем описывается вертикальная плоскость, представляющая направление последнего эффектора, где представляет начало координат в кадре робота и евклидову ось z .Поскольку положение последнего эффектора используется для определения, направление плоскости изменяется в соответствии с. Плоскость, представляющая основу вращения робота, определяется как где и представляет собой евклидовы оси x и y . Плоскости и показаны на рисунке 2.
2.2.2. Расчет положения шарнира
В модели кинематической цепи робота-манипулятора с использованием CGA реализованный метод поиска соединения основан на пересечении двух сфер, центрированных в шарнирах, с радиусами, равными длинам звеньев, соединяющихся с и с соответственно.В результате пересечения обеих сфер образуется круг, который затем пересекается с плоскостью последнего эффектора, чтобы получить пару точек, представляющую две возможные конфигурации для соединения. Затем выбирается одна точка в зависимости от желаемой конфигурации. Для этого процесса требуется следующее: (i) Сферы с центром в точке с радиусом r задаются формулой (ii) Есть два метода создания круга. Мы можем либо пересечь две сферы, либо мы можем пересечь плоскость π и сферу s посредством (iii) пересечение круга c и плоскости π для создания пары точек определяется выражением ( iv) Наконец, чтобы получить точку, у нас есть
. На основе предыдущих выражений и для того, чтобы найти положение сочленения в нашем смоделированном роботе, необходимо построить две сферы, и они должны быть центрированы в точках и.Однако положение шарнира в нашей модели пока неизвестно. Аналогичная ситуация возникает, если желаемое положение вместо стыка. В данном конкретном случае известно, но нет. В этой ситуации был реализован другой подход, чтобы найти стык.
2.2.3. Положение шарнира
С помощью (6) сфера центрировалась с радиусом, равным длине звена. Следовательно, чтобы найти соединение, необходимо пересечь другую сферу. Чтобы построить, нужно определить его центр.Это достигается путем создания вспомогательной сферы с центром в начале координат и радиусом, равным горизонтальной составляющей расстояния от до. Это действительно так, поскольку расстояние от до постоянно для любого положения конечного эффектора.
Затем с помощью (8) пересекается с плоскостью для получения окружности. Затем, используя (9), пересекается с плоскостью для создания пары точек, из которой одна точка выбирается, как при использовании (10). Процедура поиска точки, которая соответствует центру искомой сферы, с которой нужно пересечь, показана на рисунке 3.
Используя (6), сфера центрируется в с радиусом, равным вертикальной составляющей расстояния от до. Тогда пересечение сфер и задается формулой (7), в результате чего получается круг. Используя (9), пересечение с плоскостью отображает пару точек. Наконец, положение получается из (10). Вся процедура, описанная ранее для определения положения стыка, представлена на рисунке 4.
2.2.4. Положение шарнира
Процедура определения положения шарнира проста после расчета положения шарнира.Для этого с помощью (6) определяются две сферы и с центрами в и с радиусами, равными длине звеньев и, соответственно. Обе сферы пересекаются, чтобы получить круг, используя (7). С помощью (9) затем пересекается с плоскостью, чтобы получить пару точек. Из, легко получается с помощью (10). Изображение процедуры поиска стыка показано на рисунке 5.
2.2.5. Вычисление угла
Для вычисления углов, образованных двумя векторами α и β , их соответствующие единичные векторы определяются как и.Нормализованный бивектор, охватывающий пространство, образованное этими векторами, выражается как
. Как объяснено в [32], угол θ между α и β задается формулой где соответствует четырехквадранту , обратному тангенсу . Этот оператор собирает информацию о знаках своих двух аргументов, чтобы вернуть соответствующий квадрант вычисленного угла [34]. Такой результат невозможно получить с помощью обычной функции с одним аргументом.Также обратите внимание, что знак плюс в (11) применяется, если поворот от α до β происходит против часовой стрелки, а знак минус применяется при обратном повороте.
Для нахождения углов сочленения с помощью (12) необходимо вычислить векторы, образованные звеньями робота. Сначала определяются строки, представляющие каждую ссылку:
Предыдущие выражения определяют строки, проходящие через ссылки,, и, соответственно (см. Рисунок 1). считалась прямой линией от сустава до конечного эффектора, т.е.е., мы игнорировали вращение запястья и суставы руки открывать-закрывать.
В (12) параметры α и β должны быть направленными векторами с целью вычисления наших углов суставов. Поэтому были вычислены направленные векторы плоскости, а также линии и, которые представляют собой базу и звенья робота, соответственно. Из заданной линии l можно получить ее вектор направления, а вектор направления, нормальный к плоскости π , задается как
На основе всех ранее определенных элементов векторы, участвующие в вычислении углов сочленения, для, приведены в таблице 2.Затем для вычисления α и β в (11) и (12) заменяются на и, соответственно. Обратите внимание, что, поскольку соединение зафиксировано, рассчитывать не нужно.
2.3. Алгоритм искусственного зрения
Был реализован алгоритм AV для расчета положения предметов на столе, чтобы роботизированная рука могла выполнять желаемые задачи манипуляции. Веб-камера ATW-1200 Acteck использовалась для записи изображений со скоростью 30 кадров в секунду с разрешением пикселей. Полученные изображения обрабатывались и анализировались в реальном времени с использованием библиотеки OpenCV (https: // www.opencv.org) из Python.
Роботизированная рука была закреплена на белом столе по центру на одном конце. На столе была обозначена плоскость, обозначенная как. Четыре маркера разных цветов (голубой, оранжевый, пурпурный и желтый) были помещены внутри ограниченного квадрата, по одному в каждом углу. Синий диск высотой 6 мм и радиусом 13 мм использовался в качестве выбираемого предмета, а две наклейки с радиусом 42 мм (зеленая и красная) использовались для обозначения целевых областей. Камера была зафиксирована под большим углом, так что все маркеры и предметы находились внутри ее поля зрения.Установка манипулятора робота и элементы в таблице показаны на рисунке 6.
Для выполнения задач манипулирования объектами необходимо было получить реальных координат плоскости (относительно рамы робота). из изображения координат, полученных камерой. Для этого на полученных изображениях было выполнено преобразование гомографии. В общем, двумерная точка на изображении может быть представлена как трехмерный вектор с помощью клавиш и.Это называется однородным представлением точки, и оно лежит на проективной плоскости [35]. Гомография — это обратимое отображение точек и линий на проективной плоскости, что позволяет получить реальные координаты объектов на изображении по координатам изображения.
В нашем случае желаемое преобразование таково, что изображение, полученное с камеры, превращается в двухмерный вид той же самой установки. В этом преобразовании изображение показывает плоское представление исходного вида, как если бы камера была размещена непосредственно над ограниченным квадратом.Чтобы получить это представление, было применено следующее преобразование гомографии [35]: где векторы и представляют положения выбранных точек на изображении и их соответствующие положения в реальных координатах, соответственно, это матрица гомографии, которая определяет желаемую перспективу. изменение, которое должно быть выполнено на изображении, и K — это калибровочная матрица, которая содержит внутренние параметры камеры, а R и t , соответственно, матрица вращения и вектор переноса, применяемые к камере, чтобы выполнить это преобразование вида.В (16) z игнорируется, так как все элементы считаются находящимися в точке.
Для вычисления матрицы H были получены как реальные, так и графические координаты центроидов квадратных маркеров. Во-первых, маркеры были обнаружены посредством цветовой сегментации и бинаризации, как показано на рисунке 7 (а). Этот процесс производился отдельно для каждого маркера, и их контуры определялись. После этого были вычислены центроиды маркеров на изображении. Контуры и центроиды каждого маркера показаны на рисунке 7 (b).
Поскольку маркеры имеют известные размеры (), также известны положения их центроидов в реальных координатах относительно плоскости. Эти позиции были определены как голубой, оранжевый, пурпурный и желтый — все внутри доступной области таблицы. Затем оба набора координат используются для получения H с помощью команды OpenCV findHomography , и полученная матрица применяется для преобразования изображения, как показано на рисунке 7 (c).
Затем, используя ту же процедуру, что и с маркерами, были вычислены центроиды диска и целей на новом изображении.Однако опорный кадр изображения отличается от опорного кадра робота. Следовательно, первая была преобразована путем применения следующей матрицы вращения:
Кроме того, был применен вектор перемещения, а также переключение знака оси x для получения желаемых положений. В кадре робота ось x ограниченного квадрата идет от 20 до 20, а ось y идет от 0 до 40, а робот располагается в начале координат. После применения всех этих преобразований центроиды всех элементов, наконец, выражаются в кадре робота, и они могут быть обнаружены AV-системой вместе с контурами всех элементов.Это показано на Рисунке 8.
3. Внедрение BCI Systems
В качестве доказательства концепции, четыре участника добровольно приняли участие в этом исследовании (две женщины и два мужчины, средний возраст 22,25 года). Протокол эксперимента был разделен на три этапа для ИМК как для управления процессом, так и для выбора цели: (i) обучение, (ii) управляемая манипуляция и (iii) неконтролируемая манипуляция. Оба BCI были основаны на MI; Таким образом, пользователи были обучены контролировать соответствующую десинхронизацию диапазона μ по желанию.Во всех испытаниях добровольцы сидели перед экраном компьютера, сначала показывающим черный экран (базовый уровень), на котором пользователь должен был находиться в состоянии покоя. Затем пользователю были представлены различные типы стимулов, каждая из которых представляла отдельную команду. Продолжительность исходного уровня (15 секунд) и предъявления стимула (4 секунды) была одинаковой для всех испытаний и этапов. Ожидается, что во время предъявления стимула пользователи будут реагировать соответствующим образом, либо воображая движение левой или правой руки, либо оставаясь в состоянии покоя.В тренировочных испытаниях сигналы ЭЭГ были получены и проанализированы в автономном режиме, чтобы построить и оценить работу классификаторов, которые затем использовались онлайн во время испытаний манипуляции. В испытаниях по управляемым манипуляциям ожидалось, что пользователь будет манипулировать устройством в соответствии с указаниями стимулов. С другой стороны, пользователя поощряли манипулировать устройством по своему желанию во время испытаний манипуляций без сопровождения.
3.1. Обучающие испытания
Протокол обучения был идентичным как для ИМК, так и для ИМК с контролем процесса и выбором цели.Пользователю были представлены три типа стимулов: воображаемое движение правой руки (RHIM), воображаемое движение левой руки (LHIM) и отдых . Всего пользователю случайным образом предъявлялось 30 стимулов (по 10 на каждую команду). Стимулы были представлены на экране компьютера красной стрелкой, указывающей вправо (для RHIM), указывающей влево (для LHIM), и черным экраном для отдыха. Зеленый крест в течение 2 секунд появлялся перед всеми стимулами как предварительный стимул, и между стимулами имелся переменный период отдыха между стимулами, равный 2–4 секундам.Пользователи прошли три тренировки в разные дни, каждая из которых включала пять повторений указанного экспериментального протокола, при этом были получены записи ЭЭГ.
3.2. Регистрация сигнала
сигналов ЭЭГ были записаны с помощью оборудования Mobita из систем TMSi с использованием измерительного наконечника из 19 каналов: FP1, FP2, F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2, F7, F8, T3, T4, T5, T6, Cz, Fz и Pz. Импеданс всех электродов был установлен ниже 5 кОм для всех экспериментов. Сигналы регистрировались с частотой дискретизации 1000 Гц.Записи подвергались полосовой фильтрации с использованием фильтра Баттерворта четвертого порядка 1–100 Гц и режекторного фильтра 60 Гц для устранения помех от линии электропередачи. Программное обеспечение OpenViBE использовалось для проектирования и реализации BCI. Более подробную информацию об этом программном обеспечении можно найти в [36].
3.3. Алгоритм классификации
Извлечение признаков было выполнено с использованием инструмента автономного анализа BCI2000 (https://www.bci2000.org/mediawiki/index.php/User_Reference:BCI2000_Offline_Analysis), где было вычислено значение.Более высокое значение связано с более высокой дискриминацией сигнала при двух условиях стимула. Более подробную информацию о статистическом значении можно найти на https://www.bci2000.org/mediawiki/index.php/Glossary. После каждой тренировки для расчета использовались сигналы пяти тренировочных испытаний. За одну тренировку были получены три карты (по одной на комбинацию стимулов), показывающие значения в 19 доступных каналах и частотах в диапазоне от 1 до 70 Гц. Каждая карта, как показано на рисунке 9, представляет каналы и частоты, которые для определенной комбинации условий показали более высокую дискриминацию.Благодаря этой процедуре выбранные каналы и частоты использовались в качестве функций для алгоритма классификации.
Сигналы были пространственно отфильтрованы с использованием фильтра Лапласа на выбранных каналах, а также через полосовой фильтр Баттерворта четвертого порядка, настроенный на выбранные частоты. Затем из отфильтрованных сигналов были получены значения мощности для построения векторов признаков, которые затем стали входными данными для классификатора линейного дискриминантного анализа (LDA), который разделяет данные, представляющие разные классы, путем поиска гиперплоскости, которая максимизирует расстояния между средними значениями классов. , минимизируя дисперсию внутри классов [37].
В нашем случае с помощью этой процедуры были получены три попарных классификатора на тренировочную сессию: LHIM в сравнении с RHIM, LHIM в сравнении с отдыхом и RHIM в сравнении с отдыхом. Три классификатора были протестированы онлайн на записанных сигналах, чтобы оценить их работу как процент правильно классифицированных стимулов. Классификация проводилась для каждого четырехсекундного стимула, разделенного на перекрывающиеся подпериоды с использованием оконной функции. Каждая четырехсекундная эпоха состояла из 64 подэпох по две секунды, разделенных нулем.0625 секунд. Один парный классификатор пометил каждый субблок как один из двух возможных классов, а четырехсекундная эпоха была классифицирована как режим результата классификации для всех его субблоков. Затем был построен один общий классификатор на основе результатов трех попарных классификаторов. Здесь четырехсекундная эпоха каждого стимула была помечена как класс (LHIM, rest или RHIM, соответственно), если два из трех попарных классификаторов идентично пометили одну и ту же эпоху. Средняя эффективность общих классификаторов в испытаниях показана в таблице 3 для всех предметов и тренировок, а также их выбранных характеристик.После сеансов обучения каждый пользователь приступил к выполнению последующих испытаний с использованием классификатора с максимальной производительностью, полученной на последнем сеансе обучения.
|
3.4. BCI для управления процессами
BCI для управления процессами был разработан таким образом, чтобы пользователи могли выполнять трехмерные движения для выполнения задач по достижению цели. В этой системе положение последнего эффектора, а также желаемая ось, по которой движется эффектор, можно контролировать с помощью низкоуровневых команд на основе MI. Для этого у пользователя есть два варианта: перемещение по выбранной оси ( y — ось на начальном шаге) или переключение между осями. В конструкции этого BCI классификация LHIM приводит к смещению на -10 мм, в то время как классификация RHIM приводит к смещению +10 мм по выбранной оси.Классификация события покоя учитывает положение последнего эффектора без смещения. Последовательная классификация двух событий отдыха подряд позволила пользователю изменить ось. Это изменение оси происходит в следующей последовательности:, и.
3.4.1. Манипуляции с подачей
В этих испытаниях пользователи сидели перед компьютером, показывая три окна на экране. Первое окно использовалось для представления стимула, второе использовалось для отображения, по какой оси имело место движение робота, а третье использовалось для визуализации робота и его движений.Схема для этих экспериментов показана на рисунке 10. После базового периода пользователю были представлены 15 случайных стимулов (по 5 для каждого типа). Престимул, стимул и длительность интерстимула были такими же, как и в тренировочных испытаниях (см. Раздел 3.1). После предъявления стимула ожидалось, что пользователь отправит указанную команду через BCI. Затем робот выполнил определенное движение на основе результата классификации. В этих испытаниях производительность оценивалась как процент правильно классифицированных стимулов.Цель этих испытаний состояла в том, чтобы познакомить пользователей с BCI, и они были выполнены непосредственно перед испытаниями манипуляций без контроля. Пользователи выполнили три сеанса в разные дни, каждый из которых состоял из трех повторений этого протокола.
3.4.2. Манипуляция без привязки
Используется тот же экранный дисплей, что и в испытаниях с указанием команды, но здесь испытуемых просили выполнять задачи самостоятельно. В начале каждого испытания последний эффектор фиксировался в исходном положении, и в него помещалась мишень.На этом начальном этапе расстояние от последнего эффектора до мишени составляло 360 мм. Обратите внимание на то, что цель находится на высоте, так как база робота находится на 49 мм над столом. За базовым периодом следовало предъявление 20 стимулов со словом «представь», в котором пользователь должен был подавать команды MI через BCI. Продолжительность периодов предварительного, стимулирующего и межстимульного воздействия была такой же, как и в тренировочных испытаниях (см. Раздел 3.1). Пользователю было предложено переместить последний эффектор как можно ближе к цели в пределах 20 стимулов, используя протокол, описанный в разделе 3.4. Производительность оценивалась как процент стимулов, при которых пользователь перемещал последний эффектор ближе к цели и успешно переходил на ось y . Пользователи провели три сеанса в разные дни, каждый из которых состоял из пяти повторений описанного протокола.
3.5. BCI выбора цели
BCI выбора цели был разработан для полуавтономного выполнения задач выбора и размещения с диском и двумя возможными целями. Пользователи могли выполнять эти задачи для любого положения предметов (случайно выбранных перед испытанием) внутри рабочего пространства робота.Центроиды двух целевых наклеек были рассчитаны в этих испытаниях с помощью алгоритма AV. В этом случае классификация трех типов событий привела к различным задачам манипуляции: (i) если событие было классифицировано как RHIM, робот потянулся к диску, поместил его на цель, расположенную справа (больший компонент), и вернулся в исходное положение (ii) Если событие было классифицировано как LHIM, робот потянулся к диску, поместил его на цель, расположенную слева (меньший компонент), и вернулся в исходное положение (iii) Если событие было классифицировано как отдых, робот оставался в исходном положении
После того, как робот выполнил задачу манипуляции, все элементы в таблице были вручную изменены на случайные положения для подготовки к следующему испытанию.
3.5.1. Испытания по манипулированию подачей
В этих испытаниях испытуемый сидел перед экраном компьютера, на котором было два экрана. Первый использовался для представления стимула, а второй использовался для представления преобразованного изображения, как показано на рисунке 11. После исходного периода случайным образом предъявлялся стимул (RHIM, LHIM или отдых). Всего в каждом испытании было представлено 15 стимулов (по 5 для каждого типа). Односекундный звуковой сигнал , звуковой сигнал , следующий за двухсекундным зеленым крестиком как пресимулом, с периодом между стимулами 27–29 секунд.Задания на манипуляции выполнялись в соответствии с результатом классификации, а производительность оценивалась как процент правильно классифицированных стимулов. Общая продолжительность этих испытаний была значительно больше, чем в случае ИМК низкого уровня. Это в основном связано с более длительным периодом между стимулами, в течение которого выполнялись задачи манипуляции. Пользователи прошли три сеанса в разные дни, выполнив по пять испытаний в каждом сеансе.
3.5.2. Испытания манипуляций без привязки
В испытаниях с необоснованными манипуляциями все стимулы были заменены словом «Представьте», и пользователь произвольно решил задачу выполнить, как описано в Разделе 3.5. Всего в каждом испытании было представлено 15 стимулов. Стимул, предварительный стимул и длительность интерстимула были такими же, как и в испытаниях манипуляций с отбором по цели BCI (см. Раздел 3.5.1). Сразу после выполнения классификации и до того, как робот выполнил задачу, пользователю был задан вопрос о типе предполагаемого стимула, который он должен испустить. В этих испытаниях эффективность оценивалась как процент совпадений между предполагаемым и классифицированным типом стимула.
3.6. Анализ данных с помощью оценки P300
Отчетные оценки умственной усталости с помощью амплитуды и задержки P300 можно найти в [38] и [19].В [19] умственную усталость оценивали с помощью измерений ЭЭГ. P300 участников измеряли во время модифицированного фланкерного задания Эриксена, заменяя словесные стимулы стрелками, до и после выполнения мысленных арифметических задач. Уменьшение амплитуды P300 и увеличение задержки наблюдались после выполнения арифметических задач, когда пользователи были умственно утомлены. Статистический анализ выявил наиболее значительные изменения амплитуды и задержки в каналах O1, O2 и Pz, вероятно, как отражение визуальной обработки во время предъявления стимула стрелками.Подобно протоколу, используемому в [19] для оценки умственной усталости, сигналы были сегментированы на 1-секундные периоды ЭЭГ с синхронизацией стимула от 200 мс до и 800 мс после предъявления стимула. Эти эпохи были получены для представления слова «Представьте» во время испытаний манипуляций без привязки к ИМК как для управления процессом, так и для выбора цели. Для каждого испытания репрезентативная форма волны была получена путем усреднения эпох по всем стимулам. Затем усредненные формы сигналов подвергались полосовой фильтрации с частотой 1–10 Гц и использовались для расчета амплитуды и задержки P300.Амплитуда считалась наиболее положительным пиком в окне 200-500 мс сразу после предъявления стимула. Задержка была получена как время появления этого пика. С помощью этой процедуры были получены значения амплитуды и задержки для всех испытаний, сеансов и субъектов в каналах O1, O2 и Pz. Изображение полученной формы сигнала P300 для этих трех каналов показано на рисунке 12.
Чтобы изучить различия умственной усталости внутри и между пользователями во взаимосвязи с использованием наших двух различных схем BCI, для всех пользователей были выполнены двухфакторные тесты ANOVA: один для амплитуды и один для задержки.В этих тестах влияние пробного повторения (1–5), положения канала (O1, O2 и Pz) и их взаимодействие были проанализированы на обеих функциях P300. Количество повторений было принято равным трем, что соответствует трем сеансам манипуляции без привязки, выполненным пользователями. Для дальнейшего анализа умственной усталости, связанной с непрерывной манипуляцией BCI, для каждого испытуемого были выполнены односторонние тесты ANOVA (). Для каждого испытуемого было выполнено шесть односторонних тестов ANOVA: три канала (O1, O2 и Pz), две характеристики P300 (амплитуда и задержка).Эти тесты были выполнены для того, чтобы определить, какой канал показал значительную связь с фактором повторения проб. Затем значения амплитуды и задержки всех пользователей сравнивались с использованием наиболее значимого канала из этого анализа.
4. Результаты
Предварительную проверку нашей модели CGA и алгоритма AV можно найти в [26] и [27] соответственно; поэтому здесь мы опускаем эти подробности. Поэтому в этом разделе показаны результаты оценки всей системы в контексте наших реализаций BCI для четырех субъектов (по два для каждого типа BCI).Показатели эффективности были получены для всех испытуемых, участвовавших в испытаниях с подачей и без сопровождения, в соответствии с особенностями каждого экспериментального протокола. Для тренировочных испытаний значения производительности соответствуют точности классификатора, показанной в Таблице 3. Производительность для испытаний манипуляций с указанием и без привязки была получена, как описано в разделах 3.4 и 3.5. Значения производительности, включенные в эти результаты, представляют собой среднее значение по испытаниям для каждого сеанса.
4.1. Производительность Process-Control BCI
Субъект достиг уровня точности на первом, втором и третьем тренировках.Во время испытаний манипуляций с указаниями производительность начиналась и затем увеличивалась до и к второй и третьей сессиям, соответственно. При испытаниях манипуляций без сопровождения пользователь двигался далеко от цели только во время первого сеанса (). Для второй и третьей сессий пользователь получил исполнение и. Субъект демонстрировал поведение, аналогичное поведению во время тренировочных проб, начиная со второй и третьей сессий и уменьшаясь к ним. В испытаниях с управляемой манипуляцией производительность начиналась с, а затем увеличивалась до второго сеанса и к третьему.Для испытаний манипуляций без привязки значения производительности начинались с первого сеанса, затем уменьшались до второго и увеличивались до третьего. Результаты для производительности BCI управления процессом показаны на рисунке 13 для пользователей и, соответственно.
4.2. Выполнение функции выбора цели BCI
Субъект начал тренировку с точностью на второй сессии и достиг ее на третьей сессии. Производительность для испытаний манипуляций с указанием началась в, увеличиваясь до на втором сеансе и снижаясь до третьего.Во время испытаний манипуляций без привязки производительность начиналась с точности на первом, втором и третьем сеансах. Пользователь получил значения производительности на первом сеансе, на втором и снизились до третьего. Во время экспериментов с управляемыми манипуляциями субъект получил значения производительности для первого сеанса, 41% для второго и 46% для третьего. Для испытаний манипуляций без привязки производительность пользователя начиналась и увеличивалась до и к второму и третьему сеансу, соответственно.Результаты для производительности BCI выбора цели показаны на рисунке 14 для пользователей и, соответственно.
4.3. Анализ P300
Результаты двухфакторных тестов ANOVA представлены в таблице 4. Результаты двухфакторного ANOVA с латентностью P300 показали статистическую значимость для субъектов () и () в факторе испытания, но значимости не наблюдалось для каналы и факторы взаимодействия. Пользователи и не показали статистической значимости ни для одного из проанализированных факторов. Для двухфакторного дисперсионного анализа амплитуды P300 пользователи показали меньшие значения при испытании по сравнению с каналом и взаимодействием.Однако наши тесты не показали статистической значимости ни для одного фактора или взаимодействия.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Жирным шрифтом выделены те, для которых p <0.05. |
Результаты односторонних тестов ANOVA показаны в таблице 5. Результаты одностороннего ANOVA с задержкой P300 показали статистическую значимость для пользователя на канале O1 () и для пользователя на канале O2 () . Что касается пользователей и, значения не имели значения ни на одном канале. Для одностороннего дисперсионного анализа амплитуды P300 пользователь показал статистическую значимость в канале Pz (). Тесты для, и не выявили статистической значимости ни для одного из трех проанализированных каналов.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Жирным шрифтом выделены те, для которых p <0.05. |
Результаты проведенных статистических тестов позволили увидеть различия между задержкой анализа и амплитудой. Среди всех тестов были обнаружены более значительные изменения в задержке, чем в амплитуде. На основе этих результатов была проведена оценка и сравнение значений амплитуды и задержки. Эти значения считались соответствующими каналу с наименьшим значением в результатах ANOVA с односторонней задержкой. Выбранные каналы: O1 для, Pz для и и O2 для.
Значения амплитуды, рассчитанные для всех испытаний манипуляций без привязки, показаны на рисунке 15 для каждого сеанса и каждого пользователя. Пользователи и показали аналогичное поведение: тенденцию к уменьшению амплитуды P300 во всех сеансах. В этом случае амплитуда, наблюдаемая при первом испытании, была выше, чем при последнем. показали тенденцию к снижению также для первой и второй сессий, однако на третьей сессии наблюдалась противоположная тенденция. представили тенденцию к увеличению амплитуды для всех сеансов. Здесь амплитуда, полученная в последнем испытании, была выше, чем в первом испытании.
Значения задержки можно увидеть на рисунке 16 для всех пользователей и сеансов. Испытуемые и показали тенденцию к увеличению задержки P300 во время первого и третьего сеансов. Во время второй сессии для этих пользователей наблюдалась тенденция к снижению. Пользователь представил тенденцию к увеличению задержки для всех сеансов. Пользователь показал увеличение задержки во время первого и второго сеансов и уменьшение на третьем.
5. Обсуждение
Реализация и интеграция модели CGA и алгоритма AV позволили успешно разработать полуавтономный BCI на основе MI для задач манипулирования.При сравнении с низкоуровневой системой оба BCI были похожи с точки зрения протокола обучения и команд управления; однако сложность выполняемых задач была различной. Полуавтономный BCI выбора цели превосходил по сложности задачи по сравнению с BCI управления процессом, хотя обе системы использовали одни и те же управляющие команды в качестве входных данных. Хотя BCI управления процессом может использоваться для выполнения более общих задач, он требует от пользователя постоянного состояния осведомленности. Его выводом являются дискретные низкоуровневые команды, которые в конечном итоге могут привести пользователя к состоянию умственной усталости.Хотя полуавтономный BCI ориентирован на конкретную цель, он требует внимания пользователя только в течение коротких периодов времени, что теоретически делает его менее утомительным. Полуавтономный BCI выбора цели работает, по сути, более естественным образом для пользователя, чем BCI управления процессом. Это связано с тем, что при выполнении достигаемых задач люди думают о главной цели, а мозжечок обрабатывает необходимую информацию для ее успешного достижения, а не выполняет несколько дискретных движений низкого уровня [39].
Выбранными характеристиками для общих классификаторов пользователей были в основном лобные, центральные и теменные электроды в мозговых ритмах μ, (8–13 Гц) и β (13–30 Гц), которые, как известно, являются физиологически вовлечен в процесс воображаемого движения.Выбранные каналы для классификаторов согласуются с сообщениями о центральной активности как отражении контралатеральной десинхронизации моторной коры во время воображаемого движения [10] и лобно-теменной активации, связанной с контролем пространственного внимания и двигательным планированием во время выполнения задач [40, 41].
Несмотря на то, что все пользователи прошли один и тот же протокол обучения, между ними наблюдались различия. Между тренировками и поддерживал относительно постоянную производительность, в то время как показал более печально известные улучшения.показали относительно высокие показатели на первом и втором сеансе, но снизились на третьем. Во время испытаний манипуляций с указаниями все пользователи получили низкие уровни производительности, и ни один из них не показал значительных улучшений во время сеансов. получены ниже уровня шанса () во всех сеансах. Производительность пользователей, и вообще была выше случайного уровня, но всегда оставалась ниже. Во время испытаний манипуляций без привязки пользователи и представили самые низкие значения производительности, близкие к уровню вероятности и ниже.Это указывает на то, что эти пользователи столкнулись с трудностями при управлении BCI управления технологическим процессом. Эффективность и во время испытаний манипуляций без привязки была выше (около 40–60%) по сравнению с и. Средние значения производительности при испытаниях на пользователях и недостижение считаются теоретическим порогом для практического использования MI-BCI [42]. Однако их производительность была явно выше, чем у пользователей, работающих с BCI для управления технологическим процессом. Это может означать, что разработанным полуавтономным ИМК выбора цели было легче манипулировать, чем ИМК управления процессом.Дальнейшие исследования будут направлены на оптимизацию классификации для повышения точности системы и простоты использования.
Как показано в таблице 3, выбранные каналы и частоты для извлечения функций показали изменения в сеансах для всех пользователей. Это может указывать на то, что используемый метод выбора канала / частоты чувствителен к внутри- и межсубъектной изменчивости мозга. После обучающих испытаний для каждого испытуемого был выбран классификатор с фиксированными параметрами, который использовался во всех испытаниях BCI. Но для оптимальной работы требуется постоянная адаптация параметров классификатора.Следовательно, должен быть реализован оптимизированный алгоритм выбора функций для решения этой проблемы и повышения эффективности предлагаемого нами полуавтономного BCI. Такая оптимизация выходила за рамки нашей работы, но отчеты о том, как оптимизированные методы выбора признаков на основе корреляции используются в MI-BCI, можно найти в [43, 44].
Еще один эффективный подход к выбору функций — это анализ частичной направленной когерентности (PDC), который может помочь идентифицировать соответствующие каналы и функции. Недавно в [45] был предложен анализ на основе PDC для определения соответствующих функций для задач MI, и на основе этой процедуры были построены эффективные классификаторы.Еще совсем недавно в обзоре алгоритмов классификации ЭЭГ выделяются как многообещающие классификаторы, основанные на римановой геометрии, так и алгоритмы адаптивной классификации [46]. Простая реализация адаптивного классификатора для задач MI была описана в [47], которая показала обнадеживающее повышение точности классификации. Более новые классификаторы, основанные на римановой геометрии, показали хорошие результаты при классификации задач МИ, связанных с мозгом [48].
Что касается нашего выбора компонента P300 для оценки умственного утомления, такой компонент не отображается исключительно во время нечастого стимула, скорее его амплитуда увеличивается, что делает его подходящей командой управления для BCI.Амплитуда P300 больше при нечастых стимулах, и она обычно используется / анализируется на основе этого аргумента. Однако было продемонстрировано, что ответы P300 можно наблюдать как на частые, так и на нечастые стимулы [49, 50]. Фактически, в режиме времени реакции P300 вызывается как на предсказуемые, так и на непредсказуемые стимулы. В этом сценарии требования к задачам возрастают, так как пользователи должны решать, когда реагировать быстро и правильно. Это приводит к повышению P300 независимо от предсказуемости стимула [49].В нашем исследовании пользователи были проинструктированы выполнять команды MI после предъявления стимула слова Imagine, а компоненты P300 были проанализированы сразу после появления стимула. Хотя предъявление стимула во время испытаний манипуляций без привязки можно считать предсказуемым, анализ P300 остается верным, поскольку он был выполнен в режиме времени реакции.
В этих условиях результаты двухстороннего ANOVA и одностороннего ANOVA показали статистически значимые изменения в задержке P300 для пользователей, и.За исключением того, что тесты не выявили статистической значимости для амплитуды P300. При сравнении значений амплитуды и задержки из рисунков 15 и 16 среди пользователей была обнаружена общая тенденция: уменьшение амплитуды и увеличение задержки. Эти тенденции в характеристиках P300 были представлены при повторении проб, то есть после непрерывных манипуляций с BCI. Эти изменения амплитуды и задержки могут быть связаны с возникновением умственной усталости, поскольку они появляются после непрерывного выполнения задач манипуляции через BCI.Было показано, что уменьшение амплитуды P300 и увеличение латентного периода отражают снижение когнитивной обработки и снижение уровня внимания [19]. Аналогичные результаты были получены при оценке P300-BCI при различных уровнях умственной нагрузки и утомляемости [51]. При сравнении субъектов, выполняющих один и тот же тип BCI, пользователь с самой низкой производительностью показал более низкие значения амплитуды и более высокие значения задержки, чем пользователь с максимальной производительностью (хотя это было более очевидно для значений амплитуды).Это наблюдалось при сравнении как -, так и -. Субъект продемонстрировал интересное поведение: тенденцию к увеличению амплитуды, а также был единственным субъектом, который не показал статистической значимости ни в одном тесте P300. В то же время это был субъект с наивысшими показателями производительности в испытаниях манипуляций без сопровождения. Возможное объяснение этого конкретного случая состоит в том, что после выполнения манипуляционных испытаний на BCI умственная усталость повлияла на пользователя иначе, чем на остальных пользователей. Эта разница в генерации умственного утомления отражалась в незначительных изменениях параметров P300 во время тестов, а также в более высоких показателях работоспособности.
6. Выводы
Две системы BCI, BCI управления процессом и полуавтономный BCI выбора цели, были внедрены и сравнивались с точки зрения производительности и умственной усталости. BCI для управления технологическим процессом позволял пользователям выполнять трехмерные движения роботизированной руки для достижения цели. Полуавтономный BCI позволял пользователю выполнять манипуляционные задачи, используя ту же роботизированную руку, которые включают в себя движения по достижению, захвату и размещению. Повышение сложности задачи, представленное полуавтономным BCI, было достигнуто без ущерба для простоты процедуры управления, поскольку оба BCI управлялись с помощью команд MI.Пользователи, работающие с полуавтономным BCI, получили более высокие значения производительности по сравнению с пользователями, выполняющими низкоуровневый BCI. Разница в сложности задач также отражала разницу в умственном утомлении, испытываемом пользователями разных систем. Уменьшение амплитуды P300 и увеличение задержки были обнаружены, когда пользователи выполняли непрерывные испытания BCI, что согласуется с сообщениями об обнаружении умственной усталости на ЭЭГ.
Мы также представляем убедительные доказательства преимуществ полуавтономного BCI с точки зрения производительности и умственной усталости.Также важно рассмотреть возможность использования формы волны P300 в качестве индикатора умственной усталости во время тестирования, обучения и оценки BCI. Методы дальнейшего снижения умственной усталости при использовании систем BCI могут обеспечить увеличение степени приема пациентов с BCI, а также возможный путь к решению проблемы неграмотности BCI. Очень важно, чтобы пользователь находил систему неутомительной и простой в использовании, чтобы оказывать более удобную и эффективную помощь. Это также облегчает пользователю процесс обучения управлению BCI, который можно использовать вместе с различными стратегиями для дальнейшей персонализации системы (см., Например, e.g., предыдущая работа нашей группы о том, как выбрать метод обратной связи, который лучше расширяет возможности добровольца для работы с системой BCI [52]).
Разработка более совершенных полуавтономных систем BCI, которые предоставляют информацию об окружающей среде во время выполнения конкретных задач, позволит еще больше повысить производительность и удобство использования. Полуавтономные BCI предлагают пользователям возможность выполнять более сложные задачи простым и менее утомительным способом. В нашей системе интеграция алгоритмов AV и CGA обеспечивала расчет обратной модели робота в реальном времени, предлагая гибкость для реализации более сложных задач манипулирования объектами в динамической среде.Использование роботизированной руки с более высокой глубиной резкости, а также реализация методов распознавания объектов может повысить сложность задач манипуляции, которые должны выполняться при использовании тех же команд MI для управления BCI, обеспечивая простоту управления для пользователей.
Доступность данных
Наборы данных электроэнцефалографии, использованные для подтверждения результатов этого исследования, доступны у соответствующего автора по запросу.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Дополнительные материалы
Видео № 1 (файл: VID_20180629_133018082∼2.mp4): в этом видео показана работа полуавтономной системы BCI, в частности, часть роботизированной руки, выполняющая процесс захвата диска и замены его поверх одного из целевые области. Процесс выбора и замены повторяется после случайного изменения положения всех элементов. Между прочим, робот помещает диск в зеленую (левую) цель в обоих случаях, так как это был тот, который был выбран пользователем в двух показанных здесь испытаниях.Видео № 2 (файл: VID_20180629_133317483∼2.mp4): это видео показывает, как пользователь в смежной комнате взаимодействует с системой BCI. Активность мозга пользователя измеряется с помощью системы ЭЭГ, и стимул предоставляется через красную стрелку на экране, которая указывает ИМ, который пользователь должен выполнить.