Персонализация траектории обучения на основе измерения когнитивных и личностных характеристик обучаемого с использованием нейроинтерфейса «мозг-компьютер» и методов искусственного интеллекта

Были проанализированы вопросы кастомизации жизненно-образовательного маршрута (далее – КЖОМ) с использованием ассистирующих технологий: нейротехнологий и искусственного интеллекта. Был сформулирован основной принцип функционирования предлагаемой системы КЖОМ: на основании анализа регистрируемых мультимодальных данных об обучающемся алгоритмы на базе искусственного интеллекта предлагают действия для реализации обратной связи, которая обеспечит повышение эффективности и кастомизацию образовательного процесса. Был предложен модульный принцип построения системы КЖОМ и, кроме того, выявлены те методы искусственного интеллекта, которые могут найти применение в качестве ядра интеллектуальной подсистемы КЖОМ. Были представлены различные стратегии применения предложенной системы КЖОМ, которые позволят реализовать на ее базе универсальную систему поддержки принятия образовательных решений. Были проведены экспериментальные ЭЭГ-исследования с 60 школьниками младших классов и на основе полученных данных разработан прототип системы поддержки принятия образовательных решений для кастомизации/персонализации образовательного маршрута. Для решения исследовательских задач проекта использовался междисциплинарный подход, основанный на сочетании анализа поведенческих характеристик испытуемых и особенностей активности коры головного мозга. Была разработана и протестирована система для контроля и корректировки процесса обучения, а также стратегия ее использования для школьников младших классов. В качестве методов, заложенных в основу разработанной системы, выступали ЭЭГ-анализ, вейвлетный анализ регистрируемых многоканальных ЭЭГ-данных, анализ изменений энергий характерных ритмов нейронной активности головного мозга, а также реализуемая системой обратная связь. Была детально описана концепция и схема разработанной системы для контроля и корректировки процесса обучения, стратегия ее использования для школьников младших классов. Продемонстрировано существенное повышение эффективности работы школьников при применении разработанной системы, что является следствием влияния обратной связи и персонализации процесса тестирования и обучения, базирующихся на оценке изменения энергий характерных ритмов мозговой активности школьника. Была предложена концепция элементарных когнитивно-образовательных функций (далее – ЭКОФ), которые тесно связаны с различными видами когнитивной активности при обучении. Среди ЭКОФ выделены визуальный поиск, рабочая память, ментальная арифметику и способность комбинировать отдельные ЭКОФ. Были разработаны специальные тесты для оценки ЭКОФ. Применение подходов нейронауки позволило добавить оценки, полученные в ходе непосредственного исследования активности головного мозга при помощи электроэнцефалограммы (далее – ЭЭГ). Была предложена информационная рекомендательная система (далее – ИРС), работающая в рамках КЖОМ. Предлагаемая ИРС функционирует следующим образом: на основании анализа регистрируемых мультимодальных данных об обучающемся алгоритмы оценивают уровень развития отдельных ЭКОФ обучающегося и предлагают действия в рамках неформального и информального обучения для корректировки недостаточно развитых ЭКОФ, что обеспечивает повышение эффективности и кастомизацию образовательного процесса. Проведено тестирование предложенной системы на школьниках младших классов (3 - 5 классы, 60 школьников).