基于脑电信号的移动学习效果

2020-01-16王硕倪丹张浩哲

电子技术与软件工程 2019年22期

文/王硕倪丹张浩哲

1 研究背景

随着信息技术的快速发展，学习正逐步从纸质文本向电子屏幕转变，尽管电子媒体具有高质量和高效益，但纸质媒体仍以它的独特魅力受到一些学习者的爱。在电子媒体迅速发展与膨胀的今天，人们对移动学习越来越习惯，那么以不同的媒体进行学习，人们的接受程度是否一致呢？本研究就是在教育信息化2.0 的大背景之下，基于利用脑科学进行移动学习效果与传统纸媒学习效果的差异研究。

2 基于脑电信号的不同媒体注意力实验

2.1 实验设计

2.1.1 实验素材

舒尔特方格是全世界范围内最简单、最有效也是最科学的注意力训练方法。使用者在一定数量的方格中，按顺序寻找随机数字的位置，在寻找目标数字时，注意力是需要高度集中的，大脑的集中注意力功能就会不断的加固，从而实现注意水平的提高。

本研究即是采用6*6 的舒尔特方格，在6*6 的方格中，随机存在36 个数字，被测者要按顺序找到从1 到36 的36 个数字，完成测试。

2.1.2 实验媒体

本实验旨在分析被测者使用传统学习与移动学习时注意力的差异，因此，实验采用了纸质的舒尔特方格与移动学习工具（ipad mini）提供的舒尔特方格两种媒体形式，而其中移动学习工具提供3 种不同形式的舒尔特方格，分别为：ipad(1)模式，完全与纸质类似，没有任何反馈；ipad(2)模式，每次按下方格中的数字有声音反馈，对的时候为清澈的铃声，点错则有刺耳的提醒音；ipad(3)模式，每次按下方格中的数字则已被点选的数字背景变色，同时也提供声音反馈，而没被选中的数字维持原样，这样是否被数过的文字就被区分开了。4 种模式如表1所示。

2.1.3 实验对象

因为本实验选择在校大学生，分别为大一与大二数字媒体专业的学生，学生的特点是，对移动学习接受度较高，对移动学习设备操作熟练，在自愿原则下参与实验。

2.1.4 实验设备

经过测试发现“双耳夹TGAM 初级开发套件”测试数据准确、数值稳定，故采用了“双耳夹TGAM 初级开发套件”进行实验,如图1图2所示。此TGAM 模块可以处理并输出脑波频率谱，脑电信号质量，原始脑电波和两个Neurosky的eSense参数：专注度和放松度侦测。

2.2 实验实施过程

实验分两步进行，第一步，将学生随机分成两组，第一组先做纸质舒尔特方格，再做ipad(1)模式的舒尔特方格，第二组先做ipad(1)模式的舒尔特方格，再做纸质舒尔特方格。第二步，做ipad(3)和ipad(4)模式的舒尔特方格。每一步测试反复进行三次。

测试开始前确定学生没有精神疾病，没有精神病史，测试时身体健康，半小时内没有吃饭，没有喝咖啡、可乐等有兴奋作用的饮料，没有剧烈运动。

每次测试前，请被测者闭眼放松5 秒钟，确保数据稳定才开始测试。

2.3 实验数据分析

在第一步测试中三次测试的结果发现，利用纸质和ipad(1)模式形式进行舒尔特方格测试，两种媒体注意力值差异不大，但每一次测试都是纸质媒体的注意力平均值略高，而利用ipad(1)模式反而注意力略低，如表2所示。而两种模式完成6*6 方格测试的时间却没有明显规律，总的来讲，用时相当。由此可见，当电子媒体不提供任何反馈，与纸质媒介提供相同内容时，注意力程度会略有下降，但学习效果（即完成用时）没有明显差异。

在第二步测试中，当使用ipad(2)模式，移动学习媒体（本实验中的ipad mini）提供简单的按键声音反馈，注意力结果高于ipad(1)模式，与纸质接近。而使用ipad(3)模式时，因被选中的数字变色，可被选择的数字逐渐减少，难度降低，被测者所花时间普遍减少，但注意力数值整体没有明显变化，如表3所示。