Разработка системы проектирования процесса обучения на основе мониторинга психоэмоциональных состояний обучающихся

Введение 3
Глава 1. Классификации эмоций 5
Глава 2. Оценка эмоционального состояния 10
Глава 3. Влияния эмоций на когнитивные и образовательные процессы 14
Глава 4. Реализация системы 17
4.1. Назначение и цели создания системы 18
4.1.1 Назначение системы 18
4.1.2 Цели создания системы 18
4.1.3 Требования к системе 18
4.1.3.1 Функциональные требования 19
4.1.3.2 Требования к средствам реализации системы 20
4.2. Описание подсистем 20
4.2.1 Подсистема генерации и обработки тестов 20
4.2.1.1 Генерация теста для определения психоэмоционального состояния студента 20
4.2.1.2 Обработка результатов теста 22
4.2.2 Подсистема управления данными , на основе которой система будет работать 23
4.2.2.1 Взаимосвязи между формами изучения и когнитивными особенностями 24
4.2.2.2 Взаимосвязи между формами изучения, когнитивными особенностями и эмоциями 24
4.2.3. Подсистема управления данными преподавателя 25
4.2.4. Подсистема составления рекомендаций по образовательному процессу 26
4.2.4.1 Психоэмоциональное состояние академической группы 26
4.2.4.2 Рекомендации для преподавателя 27
4.2.4.3 Уведомление преподавателя о возможных изменениях рекомендаций 29
Заключение 31
Список литературы 32
Приложение. 38

Введение

Традиционно в области учебно-методического проектирования большее внимание уделялось познавательным процессам учащихся [1]. Многочисленные исследования показали, что эмоции влияют на человеческие когнитивные процессы, включая внимание [2], обучение и память [3-5], рассуждения [6], решение проблем [7]. Поэтому при построении учебных процессов начинает учитываться то, что когнитивное, социальное и эмоциональное развитие не может рассматриваться в изоляции друг от друга.
Также различные исследования показывают, что определенные эмоциональные состояния различным образом влияют на успеваемость
обучающихся.1
То есть существует вероятность, что студенты будут достигать

лучшего результата при учете психоэмоционального состояния обучающихся в процессе обучения.
Решение аффективных и эмоциональных вопросов не является чем-то новым в области учебно-методического проектирования, в основном, это подходы, фокусирующиеся на стратегии влиять на эмоции учащихся.
...

4.1.3.1 Функциональные требования
Система имеет 3 типа пользователей: эксперт7, преподаватель и студент.

7 в роли эксперта может выступать человек, который имеет знания в области психологии и образования.
...

4.2.1 Подсистема генерации и обработки тестов

4.2.1.1 Генерация теста для определения психоэмоционального
состояния студента
Для генерации теста используется 2 модели8 системы:
• Questionnaire - хранит в себе список вопросов. Каждый вопрос имеет значение value - мера, которая определяет силу испытывания эмоции.
• Emotions - хранит в себе список эмоций системы, их описание и принадлежность к определенной классификации (рисунок 5).

8 Модель представляет собой единый, окончательный источник информации о ваших данных. Он содержит основные поля и поведение данных, которые вы храните. Как правило, каждая модель сопоставляется с одной таблицей базы данных. [https://docs.djangoproject.com/en/2.0/topics/db/models/]
Рисунок 5 . Хранение эмоций в базе данных

Список вопросов должен иметь вид шкалы Ликерта9, по которой студент будет оценивать силу, с которой он ощущает ту или иную эмоцию.
...

4.2.1.2 Обработка результатов теста
Результаты теста сохраняются в следующие модели:
• PassingTestJournal - хранит в себе дату, время прохождения теста.

9 психометрическая шкала. При работе со шкалой испытуемый оценивает степень своего согласия или несогласия с каждым суждением, например, от «полностью согласен» до «полностью не согласен».
• TestJournal - связан с PassingTestJournal и хранит уже вопросы теста и ответы студента на них.
На рисунке 8 изображена структура хранения результатов теста. Далее из TestJournal достаются эмоции с наибольшим value и помещаются в модель EmotionalStateJournal, которая представляет собой журнал эмоциональных состояния студентов. Стоит заметить, что вопросы и их значение value являются данными, которые редактирует, создает и удаляет эксперт.

Рисунок 8. Хранение данных о пройденном тесте
4.2.
...

1. Martinez, M. “Key design considerations for personalized learning on the Web” / M.Martinez - Educational Technology and Society, 2001 - vol. 4, no.1, pp.26–40.
2. Vuilleumier, P. How brains beware: neural mechanisms of emotional attention / P. Vuilleumier - Trends Cogn. Sci. (2005) 9 585–594.
3. Phelps, E.A. Human emotion and memory: interactions of the amygdala and hippocampal complex / Phelps, E.A.- Curr. Opin. Neurobiol. (2004) 14 198–202.
4. Hayward, E.O. Emotional design in multimedia learning /Um E., Plass J. L., Hayward E. O., Homer B. D. - J. Educ. Psychol. (2012) 104 485–498.
5. Pekrun, R. The impact of emotions on learning and achievement: towards a theory of cognitive/emotional mediators / R. Pekrun - Applied Psychology: An International Review, 1992 - vol. 41, pp.359-376.
6. Hamburger, K. How emotions affect logical reasoning: evidence from experiments with mood-manipulated participants, spider phobics, and people with exam anxiety / Jung N, Wranke C, Hamburger K, Knauff M. Front - Psychol. 2014;
7. Isen, A. Positive affect facilitates creative problem solving./ Isen A. M., Daubman K. A., Nowicki G. P. - J. Pers. Soc. Psychol. (1987) 52 1122–1131
8. Astleitner, H. Designing emotionally sound instruction: The FEASP-approach / H.Astleitner - Instructional Science, 2000 - Vol. 28, pp.169-198.
9. Glaser-Zikuda, M. “Promoting students’ emotions and achievement—Instructional design and evaluation of the ECOLE-approach” / M. Glaser-Zikuda, Fub, S., Laukenmann, M, K. Metz, and C. Randler - Learning and Instruction, 2005 vol. 15 - pp.481-495.
10. Безруких, М. М. Психофизиология. Словарь / М. М. Безруких, Д. А. Фарбер - Психологический лексикон, 2006

11. Изард, К.Э. Психология эмоций / Изард К.Э - пер. с англ. СПб., 1999 - 16с
12. Izard, C. E. Human emotions / Izard C. E. - New York: Plenum Press (1977).
13. Oatley, K. Towards a cognitive theory of emotions. / Oatley K., & Johnson-Laird P. N. -Cognition & Emotion 1987. - p29-50.
14. Plutchik, R. The emotions: Facts, theories, and a new model./ Plutchik R.
- New York: Random House (1962).
15. Plutchik, R. A general psychoevolutionary theory of emotion. / R. Plutchik, H. Kellerman (Eds.) - New York: Academic Press (1980) Emotion: Theory, research, and experience. Vol. 1. Theories of emotion - pp. 3-31.
16. Tomkins, S. S. Affect, imagery, consciousness: Vol. L The positive affects. / Tomkins, S. S. - New York: Springer Publishing (1962).
17. Tomkins, S. S.Affect, imagery, consciousness: Vol. II. The negative affects. / Tomkins, S. S. - New York: Springer Publishing (1963).
18. Tomkins, S. S. Affect theory. / In K. R. Scherer & P. Ekman (Eds.), - Hillsdale, NJ: Erlbaum (1984) - Approaches to emotion (pp. 163-195)
19. Ortony, A. What's Basic About Basic Emotions? /A. Ortony, T. J. Turner
- Psychological Review, 1990
20. Arnold, M. B. Emotion and personality./ Arnold, M. B. - New York: Columbia University Press. (1960)
21. Ekman, P. Emotion in the human face (2nd ed.) / Ekman, P. - New York: Cambridge University Press. (1982)
22. Frijda, N. H. The emotions/ Frijda, N. H. - New York: Cambridge University Press. (1986)
23. Gray, J. A. The neuropsychology of anxiety. / Gray, J. A. - Oxford: Oxford University Press (1982)

24. Izard, C. E. The face of emotion. / Izard, C. E. - New York: Appleton-CenturyCrofts ( 1971)
25. James, W. What is an emotion? / James, W. - Mind (1884) - pp. 188-205.
26. McDougall, W. An introduction to social psychology. / McDougall, W. - Boston: Luce (1926).
27. Mowrer, O. H. Learning theory and behavior./ Mowrer, O. H. - New York: Wiley (1960)
28. Oatley, K. Towards a cognitive theory of emotions./ Oatley, K., & Johnson-Laird, P. N. - Cognition & Emotion, (1987) - pp. 29-50.
29. Panksepp, J. Toward a general psychobiological theory of emotions. / Panksepp, J. - The Behavioral and Brain Sciences, (1982) - pp. 407-467.
30. Watson, J. B. Behaviorism. / Watson, J. B. - Chicago: University of Chicago Press (1930)
31. Weiner, B. An attributional approach to emotional development. / Weiner, B., & Graham, S In C. E. Izard, J. Kagan, & R. B. Zajonc (Eds.) - Emotions, cognition, and behavior . New York: Cambridge University Press (1984) - pp. 167-191
32. Pekrun, R. The Control-Value Theory of Achievement Emotions: An Integrative Approach to Emotions in Education / R. Pekrun, A. C.Frenzel, T. Goetz,
R. P.Perry - Emotion in education/ ed. by Paul A. Schutz and Reinhard Pekrun - Amsterdam: Academic Press, 2007 - pp.13-36
33. Pekrun, R. Academic emotions in students’ self-regulated learning and achievement: A program of quantitative and qualitative research./ Pekrun, R., Goetz, T., Titz, W., & Perry, R. P. - Educational Psychologist, 2002 - pp. 91-106
34. Pekrun, R. Students‘ Achievement Emotions: Contrasting Interindividual and Intraindividual Perspectives / R. Pekrun - University of Oxford, March 2015 [Электронный ресурс] - Режим доступа: URL:

http://www.education.ox.ac.uk/wordpress/wp-content/uploads/2015/01/ReinhardPekr un_NIRE_Oxford19mar2015.pdf (1.06.2018)
35. Watson, D. Development and Validation of Brief Measures of Positive and Negative Affect: The PANAS Scales. / D. Watson, L. A. Clark, A. Tellegen - Journal of Personality and Social Psychology (1988)
36. Watson, D. The PANAS-X: Manual for the positive and negative affect schedule / Watson, D., & Clark, L. A. - Expanded Form. Iowa City: University of Iowa (1994)
37. Levine E. L. Development and Validation of the State Trait Emotion Measure (STEM) / Edward L. Levine and Xian Xu - Los Angeles (2005)
38. Levine, E. L. Cross-national explorations of the impact of affect at work using the State-Trait Emotion Measure: a coordinated series of studies in the United States, China, and Romania/ Levine, E. L.; Xu, X.; Yang, L. Q.; Ispas, D.; Pitariu, H. D.; Bian, R.; Musat, S. - Human Performance. pp. 405–442.
39. Елисеев О.П. Дифференциальные шкалы эмоций (по К.Изарду) / Елисеев О.П. Практикум по психологии личности – СПб., 2003. С.226-227.
40. Сонин В.А. Методика самооценки эмоциональных состояний (А.Уэссман и Д.Рикс) / Сонин В.А. Психодиагностическое познание профессиональной деятельности. – СПб., 2004. С.94-96.
41. Spielberger, C.D. Manual for the state-trait anxiety inventory. / Spielberger C.D., Gorssuch R.L., Lushene P.R., Vagg P.R., Jacobs G.A. - Consulting Psychologists Press, Inc; 1983.
42. Tracy J.L. The psychological structure of pride: a tale of two facets. / Tracy J.L., Robins R.W. - J Pers Soc Psychol. 2007 Mar;92(3):506.
43. Marschall, D. The state shame and guilt scale./ Marschall D., Sanftner J., Tangney J.P. - Fairfax, VA: George Mason University; 1994.

44. Goetz, T. Emotionales Erleben und selbstreguliertes Lernen bei Schülern im Fach Mathematik [Students emotions and self-regulated learning in mathematics] / Goetz, T. - Munich, Germany: Utz (2004)
45. Pekrun, R. PALMA (Projekt zur Analyse der Leistungsentwicklung in Mathematik) [Codebook for the PALMA study (Project for the Analysis of Learning and Achievement in Mathematics)]. / Pekrun, R., Goetz, T., Jullien, S., Frenzel, A. C., W. Skalenhandbuch - Department of Psychology, University of Munich, Germany (2003)
46. Goetz, T. Academic emotions from a socio-cognitive perspective: Antecedents and domain specificity of students’ affect in the context of Latin instruction. / Goetz, T., Pekrun, R., Hall, N., & Haag, L. - British Journal of Educational Psychology
47. Bradley, M.M. Measuring emotion: The self-assessment manikin and the semantic differential. / Bradley M.M., Lang P.J. - Journal of Behavior Therapy and Experimental Psychiatry. 1994 Mar;25(1):49–59
48. Betella, A. The Affective Slider: A Digital Self-Assessment Scale for the Measurement of Human Emotions./ Betella A., Verschure P.- (2016) PLoS ONE 11(2): e0148037. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0148037
49. Klaus, F. Affect and Cognitive Processes in Educational Contexts / Klaus Fiedler, Susanne Beier - International Handbook of Emotions in Education Routledge (2014)
50. Beaumie, K. Distributed emotions in the design of learning technologies
/ Beaumie Kim and Kim Mi Song - Educational Technology, 50(5), 14-18 Published by Educational Technology Publications
51. Pekrun R. Achievement Goals and Achievement Emotions: Testing a Model of Their Joint Relations With Academic Performance / Reinhard Pekrun, Andrew J. Elliot, Markus A. Maier - Journal of Educational Psychology Vol. 101, No. 1, 115–135

52. Ronnel B. K. What Students Feel in School Influences the Strategies They Use for Learning: Academic Emotions and Cognitive/Meta-Cognitive Strategies / Ronnel B. King, Shaljan Areepattamannil - Cambridge University, 2014
53. Kensinger, E. A. Remembering the Details: Effects of Emotion / Elizabeth A. Kensinger - Emot Rev. 2009; 1(2) pp.99–113. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2676782/
54. R. Pekrun, T.Goetz, W. Titiz, R.P. Perry, Positive emotions in education [Электронный ресурс]- Режим доступа: URL: https://d-nb.info/110219803X/34 (1.06.2018)
55. Emotion and Information Processing [Электронный ресурс] -
Режим доступа URL: https://tu-dresden.de/mn/psychologie/allgpsy/ressourcen/dateien/lehre/lehreveranstalt ungen/emokogbo/kap12.PDF?lang=en (1.06.2018)
56. Eddie Harmon-Jones,Philip A. Gable, Tom F. Price1, The influence of affective states varying in motivational intensity on cognitive scope [Электронный ресурс] - Режим доступа: URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3437552/ (1.06.2018)