Поиск:
Вверх
 

Цифровой комплекс «Юный нейрофизиолог инженер»

Специально разработанное оборудование и курс обучения позволят детям проводить исследования в области нейрофизиологии и психофизиологии человека, использовать нейротехнологии для управления моделями роботов на основе собственных показаний биоэлектрической активности мозга, планировать свою траекторию обучения. Работая с курсом, ребенок сможет понять: кем можно стать в будущем: человеком, который разрабатывает продукцию и товары для сферы нейрорынка или специалистом, который будет рекомендовать использовать такую продукцию. 

 

Курс  рассчитан на 67 занятий и позволит более детально и в увлекательной форме изучить строение, функции головного мозга человека, научиться управлять происходящими  процессами, использовав знания из области физики, биологии. нейрофизиологии, механики и робототехники, научиться управлять робототехническими моделями с помощью ритмов головного мозга,  узнать как можно активизировать умственную деятельность и познакомиться с сопутствующими высокими технологиями, используемыми для будущих разработок в современном мире (дополненная и виртуальная реальность, принципы управления в двумерном и трехмерном пространстве и т.д.).  

 

Оборудование, обучающий курс и нейротехнологии дадут возможность не только сформировать представление о структуре мозга, его активности, нейрочате, но и позволят самим собирать нейроустановки для изучения сигналов головного мозга человека, а также снимать показания энцефалограммы, электромиограммы, исследовать биоэлектрическую реакцию кожи (кожно-гальваническую реакцию), изучать строение сердца, научиться понимать, расшифровывать и сравнивать электрокардиограмму человека. 

В течение работы с нейролабораторией дети получат знания из области кибернетики (нейропрограммирование) и создать модель беспилотного транспорта и управлять им, запрограммировав маршрут. 

 

Обучение детей проводится с использованием нейроигр, лабораторных работ, практикумов, в занятия включены: теоретический материал, дополнительный материал для педагога и обучающихся.  

Проект «Юный нейрофизиолог-инженер» направлен на формирование компетенций специальностей будущего. Программа позволит проводить обучение, включая детей с ограниченными возможностями здоровья. 

 

Структура цифрового образовательного комплекса «Юный нейрофизиолог-инженер» 

1. Оборудование (электроэнцефалограф, электрогарнитура)

2. Учебно-методический комплекс (67 занятий, из расчета 1 занятие = 100 минут)

3. CRMсистема (позволяет выстраивать индивидуальную траекторию обучения каждого обучающегося, осуществлять контроль знаний (тестовая система), дает возможность планировать занятия педагогом по типу электронного журнала)

4. Блок статистики и удаленных вычислений (хранение и обработка информации на сервере, возможность сбора информации по обучению и возможность создания исследовательской базы для проведения лабораторных работ и практикумов).

5. Обучение педагогов (повышение квалификации с выдачей сертификата установленного образца на базе Московского городского педагогического университета)

6. Возможность участия в международных  состязаниях по робототехнике и нейротехнологиям «ДЕТалька».

7. Сопровождение учреждений и педагогического сообщества при внедрении комплекса (технические и методические консультации, вебинары, обучение от разработчиков)

Структура

1. Оборудование

Электроэнцефалограф предназначен для регистрации поверхностной

электроэнцефалограммы в естественных условиях, не ограничивая двигательную активность пользователя. Регистрация ЭЭГ осуществляется «сухими» электродами. 

Качество регистрируемого сигнала обеспечивает система активного

подавления артефактов. Нейрогарнитура сконструирована таким образом, чтобы максимально снизить время подготовительных операций, обеспечить возможность подстройки под различные антропометрические параметры ребенка, согласно международной схеме 10-20. 

Беспроводной канал обеспечивает передачу в реальном времени данных с электроэнцефалографа на ПК или планшет.

Прибор сертифицирован.

Предназначено для регистрации электрокардиограммы, электромиографии,

кожно-гальванической реакции и фотоплетизмографии. Прибор сертифицирован, эргономичен и прост для подключения и съема сигналов всех четырех типов. Данное решение устраняет необходимость использования громоздкого оборудования и позволяет использовать показатели для лабораторных исследований на занятиях. Качество регистрируемых сигналов обеспечивается системой фильтрации. 

2. УМК

Учебно-методический комплекс рассчитан на 67 занятий, включает 12 разделов, позволяющих изучить физиологию сердечной деятельности,

биоэлектрическую активность живых организмов, объяснить, почему бьется сердце, и как оно работает. На занятиях изучается мышечная деятельность человека, проводимость нервов, строение и проводимость кожи и ее сопротивление.  

В течение ряда занятий происходит  знакомство и изучение строения и функций головного мозга человека, биоэлектрической активности мозга, строение нейронной сети, принципов снятия ЭЭГ. 

В ходе изучения учебного материала о мозговой деятельности человека большой акцент идет на изучение основных ритмов, активную умственную деятельность.Обучающийся сформирует основные навыки создания интерактивных классификаторов, изучит основы психофизиологии и функционального состояния человека, от чего зависит эффективность деятельности человека, в том числе понятие биологической обратной связи и обучение БОС на практике. 

Часть разделов посвящена знакомству с современными технологиями, в том числе дополненная и виртуальная реальности, принципам управления в

двумерном и трехмерном пространствах, бионике и нейропрограммированию. А также технологиям, связанным с нейрокомпьютерными интерфейсами.  

Последний раздел предполагает проведение экспертной системы комплексного анализа личности (авторские разработанные методики, нацеленные на определение профессионально важных качеств и профориентации обучающихся). 

Курс состоит не только  из теоретического материала, но и из лабораторных работ нескольких типов.  Часть лабораторных работ представляет собой практикумы, состоящие из двух частей:  

— исследования в области нейрофизиологии, в том числе показания частоты сердечных сокращений, построение индивидуальной оси сердца ребенка, биоритмов, пульса, сопротивления кожи, биоэлектрической активности мышц и тд; 

— формирование компетенций инженеров (в ходе работы с робототехническими конструкциями дети получат знания по кибернетике, а также смогут управлять моделями с помощью частоты сердечных сокращений, мозговой активностью, потенциалом электрической активности мышц, показаний сопротивления кожи). 

Разработка или сборка робототехнических конструкций, нейроустановок,позволяющих изучить сигналы головного мозга, строение сердца, а также

обучающие получат знания из области кибернетики (нейропрограммирование) и создадут модель беспилотного транспорта, запрограммировав его маршрут. 

Часть лабораторных работ представляют собой интерактивные приложения, позволяющие более глубоко изучить и исследовать организм человека. 

У обучающихся есть возможность поработать в индивидуальном блокноте, все созданные записи по занятию можно просмотреть удаленно с портативных устройств вне личного кабинета. 

УМК включает глоссарий, инструкцию по подключению оборудования и виртуализацию основных процессов организмов.  

Лабораторные работы могут быть 4 типов:

1. Лабораторная работа, которая предполагает изучение нейрофизиологии человека и возможностей организма человека. Например, лабораторная работа раздела 5 занятия 3 «Создание персональной схемы 10-20».

2. Интеграция нейрофизиологии и инжинеринга. Целью такого типа лабораторных работ является изучение возможности управления робототехническими нейроустановками созданными и разработанными самими обучающимися из робототехнического конструктора Роботрек «Базовый» с использование ресурсных наборов или робототехническими нейроустановками, собранными по картам сборки, которые идут по тематике занятия. Управление такого типа нейроустановками при помощи сигналов мозга, сердца, потенциала мышц и КГР. Такая лабораторная работа состоит из двух частей:

— первая часть инжиниринг, в рамках которой обучающий собирает нейроустановку и программирует ее, программирование может происходить двумя способами (использовать готовую программу или самостоятельно создать программу для нейроустановки, программирование происходит в среде RobotrackIDE).

— Вторая часть лабораторной работы заключается в съеме биоэлектрических сигналов человека и предоставление возможности обучающимся использовать данный сигнал для управления нейроустановками. Данный тип лабораторной работы направлен на предоставление возможности обучающемуся использования биоэлектрических сигналов человека в жизни. Например, лабораторная работа раздела 5 занятия 4 «электрофизиологические методы изучения мозга»

3. Инжиниринг. Обучающийся разрабатывает или собирает по картам сборки робототехнические нейроустановки демонстрирующие работу нейрофизиологических процессов человека. Например, модель нейронной сети или «РобоМозг»

4. Работа с интерактивным приложением по изучению и закреплению знаний из области нейрофизиологии человека. Например, лабораторная работа раздела 2 занятия 4 «продолговатый мозг»

3. CRM

Основные преимущества введения в обучающий процесс нашей системы представляются несколькими основными функциональными возможностями: 

Реализация работы больших групп учащихся с ограниченным количеством оборудования. Предоставление распределенного доступа к некоторому мультимедийному ресурсу или стенду (например, с роботом). Это позволяет снизить затраты учебного учреждения на покупку комплектов оборудования. С другой стороны, решается и обратная задача, если имеется большое количество оборудования, которое необходимо задействовать в едином опыте и заставить работать совместно в единой системе. 

Динамичное развитие системы позволяет преподавателям получать информацию о последних изменениях в методике преподавания курса и самом

информационном наполнении занятий. 

4. Блок статистики и удаленных вычислений

Сбор, хранение и обработка информации на сервере. 

Создание базы характерных рисунков (сочетаний волн мозговой активности) сигналов мозговой активности человека, как исследовательской базы для проведения лабораторных работ и практикумов. 

Сбора и хранение информации по обучению.  

Использование вычислительных мощностей сервера, для уменьшения нагрузки на ПК пользователей.