Адаптация первоклассников к школе Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»
АДАПТАЦИЯ ПЕРВОКЛАССНИКОВ К ШКОЛЕ Жураева Н.Б.
Жураева Наргиза Бобомуродовна — преподаватель начального класса,
Школа №64,
Гиждуванский район, Бухарский область, Республика Узбекистан
Аннотация: адаптация первоклассников — один из самых многогранных понятий в психологии. Психологами и педагогами различных эпох развития общества эта проблема изучалась всесторонне. Остаётся она актуальной и в наше время. В статьи приведен информацию, что обучение в первом классе — самый ответственный этап в развитии, так как именно здесь закладывается фундамент нравственности, происходит формирование социальных установок, отношения к самому себе, к другим людям, к обществу, формируется убеждение. Ключевые слова: адаптация, школа, первый класс, диагностика.
Школа ставит перед ребенком большое количество новых задач, которые требуют мобилизации его физических и интеллектуальных сил. Первокласснику необходимо привыкнуть к новым условиям, возникшим в его жизни, подстроиться под них. Речь идет об адаптации к школе — самом напряженном периоде в первый год обучения. Она происходит на социальном, физиологическом и психологическом уровне.
Адаптация детей первого класса к школьным условиям является одной из наиболее актуальных проблем психолого-педагогической науки. Обусловлен такой интерес со стороны ученых и тем, что в начальной школе число дезадаптированных детей увеличивается с каждым годом [1].
Адаптация младших школьников к новым условиям может развиваться по двум различным сценариям. Ребёнок может либо успешно адаптироваться к школе (он принимает и осознает свою новую социальную роль ученика, понимает предъявляемые к нему требования), либо же не адаптироваться к школе. В последнем случае можно говорить об дезадаптации ребёнка.
Признаками дезадаптации могут быть неуспеваемость, драчливость, капризы, плохое поведение, энурез, плохие отношения со сверстниками и учителем. Ученые говорят о том, что у ребёнка может формироваться «психогенное заболевание» и «психогенное формирование личности ребёнка, нарушающее его субъективный и объективный статус в школе и семье и затрудняющее учебно-воспитательный процесс» [2]. Психогенное заболевание возникает под воздействием психотравмирующих ситуаций. У первоклассников таким психотравмирующим фактором может быть неуспешность адаптации к школе, неблагоприятная психологическая атмосфера в школе, нескладывающиеся взаимоотношения с учителем и одноклассниками. Психологи отмечают что, до 30% первоклассников с дезадаптацией нуждаются в квалифицированной психологической помощи, а «еще больший процент детей нуждается в психологической помощи и профилактике в их допсихотерапевтических формах» [2].
По-нашему мнению, к тем факторам, которые были перечислены нами выше и влияют на формирование дезадаптации первоклассника, следует отнести и авторитарный стиль преподавания педагога. Наша позиция подтверждается и результатами многочисленных экспериментальных исследований. Кроме вышесказанного, на формирование дезадаптации существенную роль оказывают и семья, стиль отношений, который сложился в семье. Эмоциональный климат, психологическая атмосфера семьи оказывает существенную роль на формирование позиции ученика. Школа и семья должны придерживаться единых требований по отношению к ребёнку.
Изучение процесса школьной адаптации первоклассника, исходя из практической направленности работы педагога-психолога, предполагает выявление уровней, которые определяются на основании анализа диагностических данных, а также содержательного (качественного) анализа психологических трудностей, испытываемых ребёнком в адаптационный период. По результатам диагностики может строиться коррекционно-развивающая работа с учащимися, испытывающими трудности процесса школьной адаптации.
Ключевыми моментами успешности работы на начальном этапе обучения также являются: — первокласснику нужна помощь, в том, чтобы принять, понять и осознать новые требования школы, ему нужна поддержка для того, чтобы он легко принял новую роль ученика; — в первое время работа должна быть направлена не на обучение письму и счету, а на принятие и приучение ребёнка к режиму дня и соблюдению санитарно-гигиенических норм. Для улучшения самочувствия детей в период адаптации к школе желательно, чтобы педагог обеспечила выполнение следующих условий:
1. Не перезагружайте ребёнка большим объемом домашней работы. В первом классе основная задача педагога — это помочь в успешной адаптации к новым условиям жизни.
2. В качестве домашних заданий должны выступать только те задания, с которыми ребёнок в состоянии справиться самостоятельно.
3. Уроки в школе дополняйте короткими играми, физкультминутками, прогулками на свежем воздухе.
4. Посодействуйте тому, чтобы дети после занятий посещали какие-либо спортивные секции. Для этого вы можете переговорить с родителями или заинтересовать самих детей. Таким образом, проблема адаптации детей к школе является одной из наиболее важных проблем начальной ступени образования, от успешного решения которого зависит дальнейшее развитие личности первоклассника.
Список литературы
1. Корнеева Е.Н. Ваш ребёнок идет в школу. Проверяем готовность ребёнка к школе. Советы родителям первоклашек. Под редакцией О.А. Богатырева. 2-е изд., испр. и доп. Москва: Мир и образование, 2013.
2. Никифорова О.А. Психолого-педагогические и медико-физиологические аспекты школьной адаптации: учебное пособие. Кемерово: Кемеровский государственный университет, 2011.
Аналитическая справка по результатам диагностики адаптации учащихся 1 классов
учителя, касающиеся его поведения, отношений со сверстниками, подчиниться новому режиму дня, распорядку
занятий, иерархии дел и т. п. Несмотря на то, что выполнение многих правил достаточно трудно, воспринимаются они
учеником как общественно значимые и неизбежные.. Важно сразу показать ученику отличие его новой позиции, прав,
обязанностей от того, что было раньше, до школы.
Для выявления уровня адаптации на начальном этапе обучения разработана программа психолого-
педагогического сопровождения ( Приложение № 1 )
В рамках этой программы в 1а,1б, 1в, 1г классах была проведена проективная экспресс — диагностическая методика
«Школа зверей»
Цель которой- диагностика и определение уровня адаптации учащихся в школе, помощь в выявлении трудностей
возникающих у детей на раннем этапе обучения, и своевременное их устранение. А также методика дает возможность
выявить школьные неврозы на начальной стадии развития, выяснить причины и способы коррекции.
По результатам проведения данной не выявлено явных дезадаптантов среди учащихся.
Проведенные впоследствии наблюдения, беседы, анкетирование на степень адаптации к школе полностью подтвердили
данные методики «Школы зверей». На их основе будут разработаны и проведены тренинговые занятия адаптационного
курса для первоклассников.
Следущим этапом работы станет проведение методики «Проективный рисунок-тест Н.Г.Лускановой
«Что мне нравится в школе?» (методика выявляет отношение детей к школе и мотивационную готовность детей к
обучению в школе)
В дальнейшем планируется получение информации от родителей «Анкета психолого –педагогическое обследование
адаптации вашего ребенка к систематическому школьному обучению».(Приложение 2)
И непосредственно классного руководителя Методика Р.Рахманкуловой. (1 полугодие)
Изучение адаптации ребенка к школе (2 полугодие)
От отношения учителя к ученикам на этом начальном этапе адаптации к школе во многом зависит то, как будут
складываться взаимоотношения учитель – ученик, отношения, определяющие в значительной степени психологическую
адаптацию ребенка в школе. Как правило, учитель для ученика – высший авторитет, которому на первых порах уступает
даже авторитет родителей. Учитель не просто взрослый, а авторитетный наставник, требующий выполнения определенных
правил поведения, пресекающим их нарушения, вся деятельность которого подчинена основной задаче – дать детям
Аналитический отчет педагога-психолога Куб Асьет Хизировны
Аналитический отчет
педагога-психолога
Куб Асьет Хизировны
Цель психолого-педагогической работы:
Психологическое сопровождение учащихся и педагогов в образовательном процессе.
Задачи психолого-педагогической работы:
1.Отслеживание динамики развития учащихся, с целью создания условий для самовыражения, самопознания и саморазвития каждого учащегося.
- Проведение диагностических, коррекционно-развивающих, психопрофилактических мероприятий с учащимися .
3.Помощь учащимся в осознанном и обоснованном профессиональном самоопределении.
- Проведение мероприятий по психолого-педагогическому сопровождению и просвещению родителей учащихся и педагогов.
Приоритетные направления работы педагога-психолога:
- Помощь в адаптации учащимся 1-го и 5-го классов.
- Улучшение межличностного взаимодействия учащихся в классных коллективах.
- Психологическое сопровождение старшеклассников в преддверии сдачи экзаменов.
- Гармонизация детско-родительских отношений.
Виды работы педагога-психолога:
Диагностика;
Консультативная работа;
Коррекционно-развивающая работа;
Психопрофилактика;
Методическая работа;
Просветительская работа
КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ РАБОТЫ
ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ РАБОТА
Исходя из поставленных задач психолого-педагогической работы на 2015-2016 учебный год, был осуществлен ряд мероприятий. Обследование первоклассников на готовность к обучению в школе выявило следующее:
— уровень адаптации:
|
Низкий уровень
|
Средний уровень
|
Высокий уровень
|
Начало года
|
1%
|
15%
|
84%
|
Конец года
|
0%
|
10%
|
90%
|
Диаграмма №1. Диагностика адаптации первоклассников
По результатам диагностики можно сделать вывод, что большинство первоклассников успешно адаптировались.
Для эффективного обучения и развития ребенка важно знать, какие мотивы доминируют в мотивационной сфере первоклассника – учебные или игровые, поскольку при слабом развитии учебной мотивации ребенок может не принимать поставленной перед ним задачи.
Исследования мотивации подтвердили преобладание «хорошей школьной мотивации» (32% респондентов на начало года и 43% на конец года) и «положительного отношения к школе» (54% респондентов на начало года и 50% на конец года). С учащимися, имеющими низкий уровень мотивации необходимо продолжать работу.
— уровень мотивации
|
Низкий уровень
|
Средний уровень
|
Высокий уровень
|
Начало года
|
14%
|
54%
|
32%
|
Конец года
|
7%
|
50%
|
43%
|
Диаграмма №2. Диагностика уровня мотивации к учебной деятельности у первоклассников
Недостаточная мотивация может быть и отражением неправильного формирования самооценки ребенка, падения самоуважения. Излишняя критичность к детям, нетерпимость к их слабостям ведут к нервозам и к повреждению самоуважения.
Еще одно исследование, проведенное среди учащихся первых классов — исследование их самооценки (Методика «Лестница»). Результаты следующие:
Диаграмма №3. Диагностика уровня самооценки у первоклассников
— уровень самооценки первоклассников:
|
Низкий уровень
|
Средний уровень
|
Высокий уровень
|
Начало года
|
14%
|
49%
|
37%
|
Конец года
|
7%
|
28%
|
65%
|
С учащимися первых классов велись групповые адаптационные занятия, направленные на осознание детьми своего нового статуса школьника, формирование положительного отношения к школе, знакомство с навыками учебного сотрудничества, развитие познавательных процессов, снятие напряжения.
С учителями, работающими в первых классах, родителями учащихся, проводились профилактические беседы, консультации по итогам диагностики учащихся.
Диагностика уровня тревожности во 2 классе показала, что 16 человек имеют низкий уровень тревожности (84%), а 3 человека – средний уровень тревожности (16%).
С целью выяснения уровня мотивации с учащимися 2 класса в начале и в конце учебного года проводились методики «Пять домиков» и тест Лускановой. После обработки результатов выяснилось, что у 12 учащихся уровень мотивации – высокий (64%), «хорошая мотивация» у 6 учащихся (31%), «положительное отношение» у 1 учащегося (5%).
Таким образом, учащиеся 2 класса чувствуют себя свободно, не испытывают страхи.
С учащимися 2-4 класса велись групповые адаптационные занятия, направленные на формирование положительного отношения к школе, формирование навыков учебного сотрудничества, развитие познавательных процессов, снятие напряжения.
С учителями, работающими во 2-4 классах, проводились профилактические беседы, консультации по итогам диагностики учащихся.
Диагностика групповой сплоченности показала, что психологический климат в 4-х классах благополучный.
Диагностическое исследование адаптации и эмоциональной сферы учащихся в 5х классах выявило следующие показатели:
На вопрос «Какие трудности испытываешь сегодня в школе?» — 7 учащихся ответили, что устают в школе; 4 ученика ответили, что нуждаются в дополнительной помощи родителей; многие с трудом усваивают английский язык.
После анкетирования с учащимися 5 класса с целью создания системы психолого-педагогической поддержки в период адаптации, позволяющие им не только приспособиться к новым условиям, но и всесторонне развиваться в различных сферах общения и деятельности проводились адаптационные классные часы и профилактические мероприятия цикл «Я — пятиклассник».
После профилактической работы провела повторное диагностирование с учениками 5 класса испытывающими некоторые трудности в адаптации.
Учащиеся 5 класса полностью адаптированы.
Благополучные отношения с одноклассниками являются важнейшим ресурсом мотивации посещения школы. Сформированность у ребенка мотивационной сферы играет важную роль в успешности овладения учебной деятельностью. Познавательная мотивация призвана возбудить у учащихся интерес к изучаемому и его мыслительную активность.
В 5 классе был проведен тест на мотивацию по анкете Лускановой и были выявлены следующие результаты:
|
Негативное отношение к школе
|
Низкий уровень
|
Средний уровень
|
Высокий уровень
|
Начало года
|
0%
|
13%
|
40%
|
47%
|
Конец года
|
0%
|
0%
|
20%
|
80%
|
Диаграмма №4. Диагностика уровня мотивации у пятиклассников
Проведенные психологические исследования среди учащихся 5-х классов показали, что у пятиклассников не обнаружились признаков школьной дезадаптации. По итогам психодиагностики с классным руководителем 5 класса была проведена консультация и профилактическая беседа.
В течение года была организована работа по подготовке к ОГЭ, с целью вооружить учащихся приемами борьбы со стрессом, помочь выработать правильную стратегию поведения в период больших физических и психологических нагрузок, научить справляться страхами, преодолевать неудачи. С выпускниками проводились беседы и консультации о том, как лучше подготовиться к экзаменам психологически, индивидуальные занятия с отдельными учащимися информативного и треногого характера. Проводились занятия по программе «Путь к успеху». В эти занятия входят тесты, тренинговые упражнения, мини-лекции, дискуссии в малых группах.
Выводы:
- Не все учащиеся 1-го класса быстро и успешно адаптируются к школьным условиям. Результаты исследования показывают, что у некоторых из них имеются эмоциональные проблемы, плохо развиты мыслительные операции, низка волевая регуляция поведения. После коррекционно- развивающей работы по программе «Лестница роста», первоклассники быстро адаптировались.
- У учащихся 5-х классов, не обнаружены признаков дезадаптации обучения, учебная мотивация в норме.
- Результаты исследования уровня тревожности учащихся показывают, что у большинства из них уровень тревожности не превышает норму, что говорит о психологическом комфорте учащихся в школе.
КОРРЕКЦИОННО-РАЗВИВАЮЩАЯ РАБОТА.
Данное направление предполагает активное воздействие педагога-психолога на процесс формирования личности и индивидуальности ребенка. Его задачи определяются ориентацией на обеспечение соответствия развития ребенка возрастным нормативам, помощь педагогам в индивидуализации обучения и воспитания детей, развитии их способностей, склонностей, становления личности.
В рамках данного направления проводилась:
— работа с учащимися 1-х, 2-х, 3-х, 5-х, 6-х классов, направленная на повышение уровня психологической готовности учащихся к обучению, познавательному развитию, общению, понижение уровня тревожности.
С учениками 1-го класса проведен цикл занятий по адаптации «Я в школе». Эти занятия направлены на снятие эмоционального напряжения, повышение уровня мотивации, улучшение адаптации в школе. В первое и последнее занятие была включена диагностика (методика «Домики»), чтобы проследить динамику эмоциональных изменений. Выявлена положительная динамика в эмоциональной сфере, улучшилось взаимодействие между учащимися.
С учениками 2-х, 3-х классов проводились коррекционно-развивающие занятия по снятию эмоционального напряжения, повышению уровня мотивации, улучшению взаимодействия между учениками.
В период адаптации пятиклассников были проведены групповые занятия, цикл «Я — пятиклассник», по окончании цикла занятий проведена диагностика по адаптации. Были даны рекомендации педагогам, а так же с учащимися с дезадаптацией проведены индивидуальная психологическая работа.
Профессиональная деятельность учителя является одним из наиболее напряженных видов социальной деятельности. Психологическое здоровье педагогов является необходимым условием здоровья детей. Эмоциональная поддержка учителя стала в последнее время острой необходимостью. Эту задачу в школе может решить проведение специально разработанных занятий с педагогами. Наиболее оптимальное время для эффективности таких мероприятий являются осенние и весенние каникулы, так как это время является наиболее напряженное по физической и психологической нагрузке. Необходимо продолжить работу по профессиональному эмоциональному выгоранию. Наполнить работу практическими занятиями и психотехниками по саморегуляции.
Анализ работы с «трудными детьми»
«Трудных» детей, склонных к побегам из школы, бродяжничеству, а также случаев наркомании, алкоголизма, табакокурения – нет. Но есть дети с нарушениями поведенческого характера. С детьми «группы риска»
(1 человек) проводилась диагностика, беседы по проблемам учащихся.
КОНСУЛЬТАТИВНАЯ РАБОТА
Всего за год было проведено 50 консультаций. Из которых 15 консультаций с педагогами, 7 консультаций с родителями, 28 консультаций с учащимися.
Диаграмма №5 Соотношение консультативной работы по участникам
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАБОТА
Участие в круглом столе по преемственности пятиклассников. Подготовка материала к родительским собраниям. Обучение в АРИПК по теме «Инклюзивное образование». В течение года — посещение республиканских семинаров, научно — практических конференций.
Необходимо в рамках методической работы осваивать, а так же разрабатывать новые программы, новые методы работы.
Содержание работы | Отметка о выполнении | |
Сентябрь – май 2012-2013уч.г. | Школа раннего развития. | |
март | День открытых дверей для будущих первоклассников. Игра по станциям. | |
Презентация «Обучение по системе Л.В. Занкова» на общешкольном родительском собрании. Знакомство с родителями. | ||
май | Классное родительское собрание. | |
июнь | Посещение летнего пришкольного оздоровительного лагеря «Радуга» будущими первоклассниками. | |
август | 1. Изучение личных дел учащихся. | |
3. Знакомство с родителями. | ||
2. Изучение медицинских карт учащихся. | ||
4. Анкетирование родителей | ||
сентябрь | 1. Праздник «День знаний» | |
2. Экскурсия: «Наша школа». | ||
3. Организация внеурочной деятельности учащихся. | ||
4. Составление расписания с учетом адаптационного периода. | ||
5. Участие в школьных мероприятиях: соревнование «Весёлые старты», «День ППД» | ||
6. Классные часы: 1) Ознакомление учащихся с Уставом школы, с едиными требованиями в школе. Выборы классного актива. Распределение поручений 2) «Кто я? Кто мы?». Цель: формирование положительного отношения к себе и окружающим. 3) «Живём по часам» о соблюдении режима дня школьника. | ||
7. Родительское собрание: « Знакомство родителей с ФГОС второго поколения» | ||
8. Выявление индивидуальных особенностей, склонностей, интересов учащихся. | ||
9. Индивидуальные беседы о методах семейного воспитания с родителями. | ||
10. Распределение обязанностей среди учащихся. | ||
11. Цветограмма еженедельная | ||
12.Подбор справочно- информационных материалов для родителям первоклассников | ||
13. Наблюдение и фиксирование учащихся «группы риска» | ||
14. Доверительные беседы с учениками. | ||
15. Коллективно творческие дела: разучивание игр на переменах и на прогулке; поздравление именинников; конкурсы (см. план воспитательной работы) интерактивные коллективные беседы «Расскажи мне о себе» | ||
16. Диагностика стартового уровня первоклассников | ||
17. Диагностика дезадаптации первоклассников (совместно с психологом) | ||
18. Диагностика готовности ребенка к началу школьного обучения (по Кумариной Г. Ф.) (психолог) | ||
19. Диагностика выявлений знаний ребенка о школе и правилах школьной жизни. | ||
20. Диагностика уровня формирования внутренней позиции школьника. | ||
21. Организация досуговой деятельности в группе по присмотру и уходу за детьми. | ||
октябрь | 1. Участие в Дне бега. | |
2. Классные часы 1) «Азбука поведения». 2) «Настроение в школе» 3) «Нет друга – ищи, а нашел – береги». 4) «Можно и нельзя» | ||
3. Диагностика речевого развития первоклассников (логопед) | ||
4. Индивидуальная работа с детьми по предупреждению у них агрессии. | ||
5. Оформление портфолио учащихся. | ||
6. Индивидуальная работа с родителями, с учащимися по изучению семьи и индивидуальных особенностей первоклассников. | ||
7.Экскурсия в школьную библиотеку. | ||
8. Малый педсовет «Адаптация 1А класса» | ||
9. Доверительные беседы с учениками. | ||
10. Коллективно творческие дела: разучивание игр на переменах и на прогулке; поздравление именинников; конкурсы (см. план воспитательной работы) | ||
11. Интерактивный проект в Малом театре «Почитай мне сказку» | ||
12. Экскурсия в Музей Изобразительного искусства «Здравствуй, Музей!» | ||
13. Клуб выходного дня. Спектакль «Шалтай — Болтай» в Малом театре | ||
14. Организация досуговой деятельности в группе по присмотру и уходу за детьми. | ||
ноябрь | 1. Праздник «Посвящение в ученики». | |
Классные часы:
| ||
2. Родительское собрание на тему: Психологические особенности детей – первого класса. Адаптация детей 1 класса в школе. | ||
3. Решение психолого-педагогических проблем с учащимися и родителями по результатам адаптационного периода | ||
4. Клуб выходного дня. Спектакль «Хома и Суслик» в Малом театре. | ||
5. Интерактивный проект в Малом театре «Почитай мне сказку» | ||
6. Работа по оформлению портфолио учащихся | ||
7. Экскурсия в музей «Идём на выставку!» | ||
8. Доверительные беседы с учениками. | ||
9. Организация досуговой деятельности в группе по присмотру и уходу за детьми. | ||
10. Индивидуальная работа с учащимися и родителями по результатам адаптационного периода. | ||
декабрь | Классные часы:
| |
Клубные часы:
| ||
Коллективно творческие дела:
| ||
Оказание комплексной психолого – педагогической помощи учащимся, испытывающим трудности в развитии и обучение. | ||
Интерактивный проект в Малом театре «Почитай мне сказку» | ||
Интерактивная экскурсия в Детский музейный центр «Из истории Нового года» | ||
Работа по оформлению портфолио учащихся | ||
Новогодний утренник в Малом Театре. | ||
январь | Классные часы:
| |
Клубные часы:
| ||
Коллективно творческие дела:
| ||
Тренинги:
| ||
Клуб выходного дня. Спектакль «Байки про лису» в Малом театре. | ||
февраль | Коллективно творческие дела: «Вечер веселых вопросов» Конкурс — праздник «Рыцарь класса» | |
Тест: Социометрия. | ||
Диагностика «Психологический климат в классе» | ||
Интерактивный проект в Малом театре «Почитай мне сказку» | ||
Клуб выходного дня. Спектакль «Матильда и дочь великана» в Малом театре. | ||
Индивидуальная работа с учащимися и родителями по результатам диагностики | ||
Экскурсия в музей «Искусство древних мастеров» | ||
март | Коллективно творческие дела: Конкурс — праздник «Юная принцесса» Конкурс «Мой подарок маме» | |
Тренинг:
| ||
Интерактивный проект в Малом театре «Почитай мне сказку» | ||
Тест на определение уровня школьной мотивации. | ||
Индивидуальная работа с учащимися и родителями по результатам диагностики. | ||
Экскурсия в музей «»Загадки и тайны Новгородского кремля» | ||
апрель | Диагностика «Уровень самооценки» | |
Тренинги:
| ||
Экскурсия в музей «В гостях у мальчика Онфима» | ||
Индивидуальная работа с учащимися и родителями по результатам диагностики. | ||
май | Презентация портфолио. | |
Праздник «Мы настоящие школьники!» | ||
Клуб выходного дня. Поход – экскурсия в Витославлицы. |
Адаптация ребенка к школе: трудности периода
Вместе с психологом-конфликтологом Домашней школы «ИнтернетУрок» Дарьей Кузнецовой выясняем, как легче адаптировать ребенка к школе. Как правильно действовать, чтобы не испортить отношения, а помочь.
Дарья Кузнецова
Практикующий психолог-конфликтолог. Имеет 12-летний опыт работы с детьми с различными особенностями психофизиологического развития.
Психологическое состояние первоклассника, его физическое самочувствие и желание посещать школу в первый год обучения во многом определяется способностью к адаптации. У некоторых детей она происходит с определёнными трудностями, на которые нужно вовремя обратить внимание. В сложных случаях может потребоваться помощь психолога, но этого не следует пугаться. Своевременная работа со специалистом поможет избежать проблем в будущем.
Трудности школьного адаптационного периода
Адаптация к школе — это процесс физического и психологического привыкания ребенка к новым социальным условиям в рамках учебного учреждения и переход к систематическому школьному обучению. Длительность периода зависит от многих факторов и в среднем занимает 3-6 месяцев.
Первый класс считается самым важным годом в жизни школьника. Правильная адаптация положительно влияет на учебный процесс, мотивирует к получению новых знаний, позволяет легко влиться в новый коллектив и завести друзей.
Привыкнуть к школе после садика сложно практически всем. В дошкольном возрасте от ребёнка не требовалось особой дисциплины, занятия проходили в игровой форме, было время побегать и отводился час для сна и отдыха. В первом классе привычный режим жизни меняется, и детям приходится подстраиваться под изменившиеся условия. Ребёнок попадает под влияние совокупно воздействующих на его психику факторов:
- нового распорядка дня;
- ограничения на подвижные игры в школе;
- необходимости выстраивания отношений с одноклассниками и учителем;
- новой обстановки и непривычных для ребёнка обязанностей.
Адаптация к школе сложнее протекает у детей с индивидуальными особенностями нервной системы. В группу риска входят:
- Гиперактивные малыши. Концентрация внимания у них снижена, в силу особенностей психики им необходимо постоянно двигаться, и высидеть целый урок за партой для них – настоящий подвиг. Такие первоклассники чаще всего нарушают порядок в школе и первые месяцы учёбы практически не усваивают новый материал.
- Дети с повышенным порогом утомляемости. Обусловлено это может быть индивидуальными особенностями личности или хроническими заболеваниями. Школьники с повышенной утомляемостью не могут долго концентрироваться на выполнении заданий, что снижает их успехи в учёбе.
- Одарённые первоклассники. До поступления в школу у таких дошкольников уже есть обширный запас знаний, и первые месяцы в школе им может быть просто скучно. Из-за этого они могут баловаться, не слушать учителей. Именно таким первоклассникам часто рекомендуют перейти на индивидуальную программу обучения, в том числе дистанционно.
Проблемы адаптации в школе могут быть связаны с повышенными требованиями родителей. Не стоит ждать от ребёнка невозможного — привыкание может занять не один месяц, и это считается нормальным.
Комментарий психолога:
В статье очень много сказано об адаптации дошкольника к обучению в первом классе. Всё это правильно. Но есть совсем простые и действенные вещи. В этом возрасте дети любят играть, и элемент игры для них важен. Поставьте дома парту, и пусть мама сыграет роль учительницы. Ребёнок пришёл в придуманную школу, сел за парту. Его вызвали к доске – он вышел и ответил. Потом, когда то же нужно будет сделать «взаправду», это не станет сюрпризом или неприятной неожиданностью. А значит, снизит уровень стресса и тревоги у ребёнка.
Если в такую игру поиграть несколько раз в предшествующий школьным занятиям месяц, то адаптация, как правило, пройдёт легко и быстро.
Понятно, что в случае с дистанционным образованием проблема адаптации так остро не стоит – воспитание настойчивости и усидчивости происходит постепенно и без стрессов. Но хочется обратить внимание, что и само по себе дистанционное образование может стать хорошим тренингом адаптации. Есть разные популярные программы для дошкольников, многие из которых упираются в платёжеспособность родителей. Но в той же Домашней школе «ИнтернетУрок» предлагается целая неделя бесплатных занятий. И если немножко позаниматься по программе первого класса, то это пойдёт только в плюс.
Хорошо, если у ребёнка есть опыт посещения занятий танцами, актёрским мастерством и т. д. Тогда школьный класс не станет местом, где социализация будет носить взрывной характер. В этом плане и садик имеет преимущества. Оптимально походить в группу «по интересам» за полгода до школы. Или – в разные группы.
В статье нигде не отмечено, что адаптация в первом классе и при смене школы имеет принципиальные отличия. Адаптационный период ребёнка, меняющего школу, зависит от возраста. Когда мне задают вопрос об этом, то я обычно предлагаю ещё до зачисления прийти в новую школу (если, конечно, она не находится в другом городе) и просто посидеть на уроке-двух. Появится понимание того, куда ты переходишь. Это обеспечит психологическую подготовку и очень поможет при адаптации. Получается, что «я уже знаю этих людей, и они меня видели…».
Факторы адаптации ребенка к школе
В первые месяцы учебы ребенку предстоит привыкать ко многим изменениям в жизни: школьный режим, общение с одноклассниками и учителями, новые знания и пр. Поэтому и приспособление к школе нужно оценивать по совокупности показателей. Можно условно выделить следующие виды адаптации:
- организационная – это способность приспособится к новому распорядку, обязанностям, школьным правилам;
- учебно-мотивационная – формирование желания учиться, осваивать новые знания и навыки;
- психологическая – нормализация эмоционального самочувствия малыша в разных школьных ситуациях, адекватное восприятие ребенка новой для него социальной роли школьника;
- социальная – формирование адекватного поведения в новой социальной среде, установление нормальных отношений со взрослыми и сверстниками.
Поскольку каждый привыкает к новым для него обстоятельствам по-разному, у школьника могут быть отклонения в различных показателях. Например, он может с готовностью получать новые знания, но не завести друзей или с трудом переносить школьный режим. В таком случае родители должны понимать, что сами по себе хорошие оценки не означают нормальную адаптацию к школе. Отклонения в любом из приведенных показателей говорят о нарушениях приспособления к школьной жизни. Поэтому внимание нужно уделять каждому фактору.
Только при нормальных показателях по всем аспектам можно говорить о хорошей адаптации ребенка к школьной жизни.
Как быстро школьник приспособится? Это зависит от разных факторов:
- особенности характера;
- уровень сложности образовательной программы;
- обстановка в семье;
- наличие сторонних стрессовых факторов;
- степень подготовленности малыша к школе и пр.
В связи с тем, что темпы адаптации индивидуальны, ребенку требуется внимание и посильная помощь от взрослых. Неудача может привести к развитию комплексов и страхов в детском возрасте, низким отметкам и другим негативным последствиям. Необходимо понимать всю ответственность периода адаптации, который важен для психического развития ребенка.
Что указывает на нормальное протекание процесса адаптации?
Комментарий психолога:
На нормальное протекание процесса адаптации явно указывает интерес к школе и занятиям. Хороший показатель, когда ребёнок много и взахлёб рассказывает о том, что происходит. Значит, он успешно занял своё место в кругу соучеников.
И важно, чтобы он рассказывал о ситуации, даже если не всё гладко. Тогда есть возможность ненавязчиво помочь советом. Оптимально посоветоваться с ребёнком: «Тебе нужна помощь? Мне сходить с тобой?». Сделать так, чтобы он сам это определил. Если скажет: «Да, помощь нужна», – то нужно сходить. И замечательно, если будет: «Я пока сам». Нужно понимать, что дети видят многое не так как взрослые. Когда они рассказывают свою версию событий, есть возможность своевременно разъяснить какие-то моменты. Подсказать иные трактовки или попробовать вместе посмотреть на события с другой точки зрения. То есть расширить возможности видения. Но для этого необходимо активное общение. Да и ребёнку будет легче. Ведь всегда лучше проговаривать проблему, а не держать её в себе.
Продолжительность привыкания малыша к новой для него школьной жизни по времени может занять от нескольких дней до 6-7 месяцев. Длительность периода адаптации зависит от характера ребёнка, степени его психологической готовности, типа школы, уровня сложности получения знаний, интеллекта и личностных качеств педагога. В первые месяцы для первоклассника очень важна и поддержка семьи – родителей, старших братьев и сестёр, бабушки с дедушкой.
На то, что ребёнку нравится в первом классе и дополнительной помощи в адаптации не требуется, указывают несколько признаков:
- Малыш с удовольствием посещает школу, рассказывает об одноклассниках, учителе, уроках, вспоминает смешные и неловкие моменты. Но при этом он чётко понимает, что ходит на уроки с целью получения знаний, а не для развлечений.
- Выраженной усталости после занятий нет. Малыш активен, у него сохраняется отменный аппетит, нет жалоб на головную боль, усталость, слабость.
- Появились новые друзья, о которых школьник с удовольствием рассказывает.
- Ребёнку нравятся педагоги и процесс получения знаний в школе.
- У малыша отсутствует желание вернуться в детский сад.
Социальная адаптация ребёнка в первом классе пройдёт гораздо легче, если дошкольника подготовить к учебному процессу заранее. Нужно научить его без проблем справляться со своей одеждой — застёгивать пуговицы и завязывать шнурки, правильно надевать верхнюю одежду. Школьник должен уметь общаться с взрослыми, правильно ориентироваться внутри и снаружи зданий.
Продолжительность привыкания к учёбе в школе
Адаптация ребёнка к школе может быть длительным процессом, протекающим полгода и больше. Она подразделяется на физическую и психологическую:
- Физическая адаптация оценивается родителями и учителем по уровню работоспособности, самочувствию в течение дня (в школе и дома), качеству сна и аппетита, частоте ОРВИ и обострению имеющихся хронических патологий.
- Психологическая адаптация – это настроение, готовность школьника к получению знаний, его мотивация к учёбе, соответствие психических процессов возрасту, адекватность самооценки.
Сколько будет привыкать ребёнок к школе, заранее предугадать нельзя. По продолжительности привыкания выделяют три группы детей:
- Малыши из первой группы привыкают к учебному процессу не более чем за 2 месяца. Они быстро и успешно вливаются в школьный коллектив, понимают правила поведения в учебном заведении и следуют им, заводят друзей. Требования учителя и домашние задания выполняют без затруднений. Первые недели возможен естественный психологический дискомфорт, который постепенно проходит. К концу первой четверти у таких детей стабильно хорошее настроение, они доброжелательны, у них нет внутреннего напряжения, они охотно выполняют домашние задания.
- Адаптация первоклассников к школе во второй группе продолжается до 6 месяцев. У детей отмечаются проблемы с дисциплиной, возникают трудности с усвоением учебного материала. Нередко выявляются конфликты со сверстниками, негативная реакция на замечания. При правильно построенной работе с ребёнком все эти трудности почти полностью исчезают к третьей четверти учебного года.
- К третьей группе относят первоклассников, у которых уровень психологической и социальной адаптации низкий. Информацию в школе они не воспринимают, крайне отрицательно реагируют на необходимость спокойно сидеть на уроках и замечания учителя. Нередко присутствует агрессия по отношению к одноклассникам. Они мешают учебному процессу в классе и негативно влияют на поведение других учеников.
Если выявляются признаки, указывающие на то, что ребёнок может входить в третью группу адаптации, желательно своевременно воспользоваться помощью школьного психолога. Социальный педагог привлечёт к работе и родителей, так как большинство проблем адаптации связано с ролью семьи.
Проблемы адаптационного периода
Трудности адаптации в школе в большинстве случаев вполне преодолимы, если своевременно обратить на них внимание. Подготовка малыша к учёбе должна начинаться задолго до его поступления в первый класс. Но и проблемы, возникшие в процессе учёбы, можно устранить.
Признаки того, что у ребёнка не всё в порядке с учёбой и вливанием в социум:
- Неуспеваемость. Ребёнок может отставать или полностью не воспринимать школьную программу. Проблема усугубляется, если родители ожидают слишком высоких результатов. Завышенные требования и даже скрываемое недовольство ухудшают период привыкания, делают первоклассника неуверенным в себе, мешают полноценно воспринимать учебные материалы. К успеваемости малышей в первом классе нужно относиться мягко, лояльно, желательно хвалить их даже за малейшие успехи. Не следует заострять внимание на неудачах.
- Лень. Причин для неё достаточно много. Это отсутствие мотивации, то есть увлечение школьника другими делами или играми, природная медлительность, неуверенность в собственных силах, боязнь сказать или что-то сделать неправильно. Лень может быть и следствием избалованности. Избавиться от неё можно только систематической работой дома с ребёнком. Желательно чем-либо мотивировать первоклассника и всячески избегать скандалов и выдвижения жёстких требований.
- Низкий уровень продуктивной деятельности. Присутствие ребёнка на уроке и его спокойное поведение не означают, что он понимает и усваивает сказанное учителем. Проблема может быть связана с личностными качествами, излишней отвлекаемостью, семейными проблемами. Пребывание в школе некоторые первоклассники воспринимают как возможность отвлечься от конфликтов дома. Решить такую проблему можно, только уделяя больше внимания малышу, показывая ему свою любовь и создавая спокойную обстановку в семье.
- Непослушание. Такая проблема чаще всего затрагивает избалованных вниманием детей. Привычка всегда быть в центре вселенной, неприятие общепринятых правил приводит к конфликтам в классе. Естественно, что всё заканчивается вызовом в школу мамы, беседой с социальным педагогом и директором. То есть ребёнок опять получает порцию пусть и негативного, но внимания. Проблему в большинстве случаев это не решает, а только усугубляет. Поэтому единственно правильное решение – какое-то время не обращать внимания на проделки малыша. Разумеется, если они не критичны для окружающих и не мешают учебному процессу. Родителям желательно выработать свою тактику поведения вместе с опытным социальным педагогом.
- Вербализм. Данным термином обозначают высокий речевой уровень ребёнка, протекающий с задержкой мышления. Бойкая речь первоклассника и даже заучивание длинных стихов не указывают на то, что он по умственному развитию способен адекватно воспринимать школьную программу. Ребёнку в такой ситуации необходимо развитие образного и логического мышления, что достигается систематическими занятиями – наклеиванием аппликаций, лепкой, рисованием, несложными тестами.
Школьная адаптация –сложный процесс для многих дошкольников. Задача учителя и родителей состоит в скоординированной помощи первокласснику. При выявлении сложностей мамам и папам нужно не бояться подойти к педагогу и рассказать о своих сомнениях и страхах. Учитель, в свою очередь, должен говорить о том, что его беспокоит, и предлагать варианты решения проблемы.
Комментарий психолога:
В современном мире мы пестуем уникальность наших детей, но на деле она часто выходит им боком. Плохо, когда все общаются, а ты, такой уникальный, где-то на выселках. И хорошо, когда уникальность на начальном этапе проявляется в умении находиться в группе. Находить общие темы для общения, со всеми дружить и контактировать. Со временем это может перерасти и в умение управлять, но это уже не про уникальность. Что точно плохо влияет – так это смущение. Тем, что «у меня бутерброды, а у всех упакованные шоколадки». «У меня – бутылка с морсом, а у всех – сок с трубочкой». «У меня сменка какая-то не такая, а у всех красивая». Это тот редкий случай, когда «быть как все» совсем не плохо, а для этого маме нужно быть в тренде происходящего.
Конечно, тут встаёт вопрос здоровья ученика и финансовой составляющей, но есть и масса вещей, в которых те же деньги не играют существенной роли. Например, если в классе принято носить завтрак в пластиковом контейнере, то не нужно вводить по этому поводу новые правила.
Важно соблюдать баланс уникальности и похожести.
Помощь ребёнку в период адаптации
Подготовка малыша к школе должна начаться задолго до его поступления в первый класс. Больше к учебным занятиям готовы дети, посещающие дошкольные учреждения. Однако им сложнее перестроиться с игровой формы обучения на ту, что принята в школе.
Дома с ребёнком следует периодически заниматься. Он не должен проводить все время возле телевизора или планшета. Домашним детям необходимо научиться общаться со сверстниками, их следует приучить к дисциплине и самостоятельности.
Что делать, чтобы время адаптации протекло без особых сложностей:
- Чаще хвалить малыша, а за промахи не осуждать.
- Организовать правильный режим дня. У первоклассника должно быть достаточно времени для сна, подвижных игр, общения с друзьями.
- Не сравнивать его успехи с учёбой других детей.
- Не игнорировать жалобы ребёнка на плохое самочувствие. В первое время первокласснику можно раз в одну-две недели разрешить не посещать школу.
- Не предъявлять повышенных требований.
- Прислушиваться к замечаниям учителя и стараться дома спокойно обсудить возникшую проблему.
Если первоклассник не может полностью адаптироваться к школе, а его успехи оставляют желать лучшего, целесообразно рассмотреть альтернативный вариант обучения. Это может быть онлайн-школа, уроки в которой проходят дистанционно.
По данным опроса Homeschool Report 2017 респонденты назвали основные причины перехода на домашнее обучение.
Таким образом, выбор альтернативной формы обучения поможет избежать многих проблем адаптационного периода ребенка при поступлении в первый класс.
Плюсы такой формы учёбы для ряда детей очевидны. Занятия проходят в домашней обстановке. Программа в каждом случае подбирается индивидуально. Нет психологического давления, которое непременно присутствует в школьном коллективе. Дистанционное обучение приравнивается к обычному. Программа позволяет в любой момент перейти на общепринятую форму учёбы или, при желании, продолжить так учиться до конца школы.
Комментарий психолога:
Очень часто невысказанные переживания отражаются на физическом здоровье ребёнка. Многим известна ситуация, когда у школьника перед контрольной вдруг поднимается температура и это отнюдь не симуляция. В адаптационный период важно наладить хорошие контакты с учителем, и это то, на что родители вполне в состоянии повлиять. Прийти. Познакомиться, пообщаться, объяснить особенности будущего ученика и попросить отнестись к ним с пониманием.
Важна поддержка со стороны матери – разъяснения, что всё хорошо и всё образуется. Их можно повторять день за днём, и в конце концов это даст свой позитивный результат. Вера родителей отражается на ребёнке.
Переходный период – как указано в статье – может длиться шесть месяцев. Если же и после этого очевидно, что хорошо далеко не всё и улучшений не предвидится, стоит подключать учителя или классного руководителя.
Адаптация к школе. Анкета для родителей.
Сегодня я предлагаю анкету для родителей, которая поможет оценить, как протекает адаптация вашего ребёнка к школе.
Адаптация к условиям обучения у разных детей проходит по-разному. Адаптация ребёнка к школе зависит от разных факторов: его здоровья, умения общаться, готовности принять новые правила, от развития волевой, мотивационной сферы и других.
Успешность адаптации первоклассника влияет на его школьные успехи, проявляется в поведении, общении, здоровье.
Длиться адаптация может до нескольких месяцев.
Предлагаемая анкета позволяют систематизировать ваши наблюдения за ребёнком и оценить степень его адаптации к школе.
Анкету можно использовать несколько раз: например, в конце каждого месяца.
Что делать, если результаты анкетирования показали низкий уровень адаптации или дезадаптацию?
Прежде всего не паниковать. Если вы отвечали на вопросы в сентябре, то возможно, что индивидуальные темпы привыкания вашего ребёнка к школе таковы, что он ещё не перестроился «на новый лад».
Как помочь? Проанализировать и понять, в чём более всего необходима поддержка ребёнку. Возможно, это проблемы с принятием новых правил, тогда постарайтесь объяснить, для чего они нужны. Сложности в общении с одноклассниками? Помогите ребятам сдружиться: пригласите в гости, организуйте совместную игру или мини-поход. Вы предоставите детям возможность отдохнуть и подружиться. Ребёнок устаёт, не выдерживает темпа работы на уроке, стал капризен? Возможно, нужна помощь в организации деятельности ребёнка, в налаживании его режима дня.
Если повторное тестирование,например, в ноябре, даст схожую картину (адаптация первоклассника не может быть названа успешной), то вы можете обратиться за советом и к учителю, и к школьному психологу. Возможно, понадобится консультация врача — особенно для детей часто болеющих, с хроническими заболеваниями, стоящими на учёте у узких специалистов (невропатолог, кардиолог).
Анкета для родителей первоклассников «Адаптация ребенка к школе» (Битянова М.Р.).
Данная анкета направлена на определение уровня сформированности предпосылок учебной деятельности и адаптации первоклассника к школьному обучению.
Родителям предлагаются вопросы и варианты ответов. Родители выбирают тот ответ, который является наиболее подходящим к их ребенку.
1. Охотно ли идет ребенок в школу?
· неохотно (ДА)
· без особой охоты (ВДА)
-охотно, с радостью (А)
2. Вполне ли приспособился к школьному режиму? Принимает ли как должное новый распорядок?
· пока нет (ДА)
· не совсем (ВДА)
· в основном, да (А)
3. Переживает ли свои учебные успехи и неуспехи?
· скорее нет, чем да (ДА)
· не вполне (ВДА)
· в основном да (А)
4. Часто ли ребенок делится с вами школьными впечатлениями?
· иногда (В ДА)
· довольно часто (А)
· затрудняюсь ответить
5. Каков преобладающий эмоциональный характер этих впечатлений?
· в основном отрицательные впечатления (ДА)
· положительных и отрицательных примерно поровну (ВДА)
· в основном положительные впечатления (А)
6. Сколько времени в среднем тратит ребенок на приготовление домашнего задания? (укажите конкретную цифру).
7. Нуждается ли ребенок Вашей помощи при выполнении домашних заданий?
· довольно часто (ДА)
· иногда (В ДА)
· не нуждается в помощи (А)
8. Как ребенок преодолевает трудности в работе?
· перед трудностями сразу пасует (ДА)
· обращается за помощью (ВДА)
· старается преодолеть сам, но может отступить (ВДА)
· настойчив в преодолении трудностей (А)
9. Способен ли ребенок сам проверить свою работу, найти и исправить ошибки?
· сам этого сделать не может (ДА)
· иногда может (ДА)
· может, если его побудить к этому (А)
· как правило, может (А)
10. Часто ли ребенок жалуется на товарищей по классу, обижается на них?
· довольно часто (ДА)
· бывает, но редко (ВДА)
· такого практически не бывает (А)
11. Справляется ли ребенок с учебной нагрузкой без напряжения?
· нет (ДА)
· скорее нет, чем да (ВДА)
· скорее да, чем нет (А)
А — адаптация; ВДА — возможная дезадаптация; ДА — дезадаптация.
При обработке результатов анкеты подсчитывается количество ответов по каждому показателю и делается вывод об уроне адаптации первоклассников к школе.
Источник анкеты: Битянова М.Р. Адаптация ребенка в школе: диагностика, коррекция, педагогическая поддержка. – М.: Образоват.центр “Педагогический поиск”, 1997
Что еще почитать?
Результаты диагностики адаптации 5-классников
Результаты диагностики адаптации 5-классников
Результаты психологической диагностики
адаптации учащихся 5-х классов к обучению в среднем звене.
Октябрь 2018 года
На этапе перехода детей из начальной школы в среднюю перед психологической службой стоят следующие задачи:
создание условий для успешной адаптации детей в школе (формирование школьного коллектива; выработка единой системы обоснованных, последовательных требований; установление норм взаимоотношений детей со сверстниками, преподавателями и другими сотрудниками школы и т. п.).
повышение уровня психологической готовности к обучению, познавательному развитию, общению;
адаптация учебной программы, нагрузки, образовательных технологий к индивидуальным возможностям и по потребностям учеников пятых классов.
В соответствии с этими задачами можно выделить основные направления работы по адаптации детей к новой школьной жизни:
1. Психологическая диагностика.
2. Консультативная работа с педагогами и родителями.
3. Методическая работа.
4. Профилактическая работа.
5. Коррекционно-развивающая работа.
6. Аналитическая работа.
На этапе адаптации детей в среднем звене школы психологическая диагностика направлена на изучение степени и особенностей приспособления детей к новой социальной ситуации. Диагностика проводится в начале учебного года и в конце наряду с педагогическими наблюдениями.
По результатам диагностики определяются группы детей, нуждающихся в той или иной психологической помощи и разрабатываются конкретные рекомендации для педагогов и родителей учащихся.
Основными методами диагностики являлись: наблюдение, беседы, анкетирование , а также конкретные методики:
1. Анкета по школьной мотивации Лускановой (адаптированная для старших классов)
2. Анкета «Определения психологического климата в классе» Федоренко
3. Методика «Незаконченное предложение».
4. Методика на выявление школьной тревожности Филлипса.
По результатам проведенной диагностики выявлена ситуация общей школьной тревожности, что является нормой в этот период обучения. Также половина детей переживают социальный стресс, на фоне которого происходят его социальные контакты. Страх самовыражения испытывают 30% пятиклассников, страх проверки знаний, беспокойство при ответе на уроке 70%, страх не соответствовать ожиданиям окружающих 35% детей. Выявлена низкая сопротивляемость физиологическому стрессу у 10% учащихся. Равнодушное отношение и скуку испытывают 4 % детей. Проблемы и страхи в отношениями с учителями имеют 2% учеников.
По результатам диагностики была выявлена хорошая школьная мотивация у большинства учащихся, у 15% детей наблюдается внешняя школьная мотивация, такие дети достаточно благополучно чувствуют себя в школе, но чаще они ходят в школу, чтобы общаться с друзьями и учителями. Познавательные мотивы у таких детей сформированы в меньшей степени и учебный процесс их мало привлекает. Низкая школьная мотивация наблюдается у 1 % опрашиваемых, такие дети испытывают серьезные трудности в школе: они не справляются с учебной деятельностью, испытывают проблемы в общении с одноклассниками, во взаимоотношениях с учителями. Такие дети находятся в состоянии неустойчивой адаптации к школе.
При исследовании психологического климата в классе было выявлено,что большинству детей приятны люди, которые их окружают в школе, только 3% учеников безразлично с кем учиться. Дети, которые всегда с плохим настроением идут в школу и которые ощущают постоянный дискомфорт от пребывания в школе не выявлены.
Дети, требующие сопровождения психолога испытывают социальный стресс, у них неблагоприятный психический фон, мешающий ребенку развивать свои способности. У таких детей наблюдается общая тревожность, заниженная самооценка, страх самовыражения, у некоторых эмоциональная возбудимость. Психологом с такими детьми проводятся индивидуальные беседы и коррекционно-развивающие занятия.
Во второй четверти психологом планируется проведение развивающих занятий, направленных на сплочение коллектива, на снижение общего уровня тревожности, и формирование Я-концепции.
Педагог-психолог Дмитренко Ирина Михайловна
Адаптация домена
для диагностики болезни Альцгеймера
В этом разделе мы представляем наш подход к классификации AD с адаптацией домена. Задача классификации состоит в том, чтобы предсказать диагностическую метку y индивидуума на основе данных изображения и не-изображения, суммированных в векторе x . Сначала мы вводим полиномиальный классификатор, используемый для прогноза. Затем мы выводим наш подход к полиномиальной регрессии с адаптацией предметной области и, наконец, описываем извлечение основанных на изображениях признаков из МРТ-сканирований с акцентом на особенности формы из BrainPrint .
2.1. Полиномиальная регрессия с эластичной сеткой для классификации болезни Альцгеймера
Мы используем полиномиальную регрессию с обобщенной линейной моделью для классификации субъектов в трех диагностических группах (контрольная, MCI и AD). Высокомерная характеристика человека может привести к переобучению обучающего набора данных. Поэтому мы выбираем подмножество функций, чтобы создать компактную модель. Эластичная сеть регуляризует полиномиальную регрессию: во время оценки модели для прогнозирования диагностической метки y из наблюдения x она определяет наиболее прогнозирующие переменные (Friedman et al., 2010). Переменная категориального ответа y имеет K = 3 уровня с AD, MCI и CN. Мы используем мультилогитарифную модель, которая является обобщением линейной логистической регрессии на многоклассовую ситуацию. Условная вероятность для метки ℓ равна
p (y = ℓ∣x) = eβ0ℓ + x⊤βℓ∑k = 1Keβ0k + x⊤βk
(1)
с коэффициентами регрессии β . Модель аппроксимируется регуляризованным максимальным полиномиальным правдоподобием со штрафом для коэффициентов регрессии R ( β )
max {β0ℓ, βℓ} 1K∈ℝK (p + 1) [1N∑i = 1Nlogp (yi∣xi ) -κ∑ℓ = 1KRα (βℓ)]
(2)
, где N — количество обучающих выборок.Параметр κ уравновешивает член соответствия данных со штрафным членом.
Регуляризатор в эластичной сети объединяет лассо ℓ 1 и гребенчатую регрессию ℓ 2 штрафов, модулируемых параметром α
Rα (β) = (1-α) 12‖β‖22 + α ‖Β‖1.
(3)
Для коррелированных предикторов гребневая регрессия сужает их коэффициенты и позволяет им заимствовать силу друг у друга. Напротив, лассо будет выбирать одно и игнорировать остальные.Увеличение α от 0 до 1 будет монотонно увеличивать разреженность решения до тех пор, пока не будет достигнуто решение лассо. При сравнении методов выбора модели (Wachinger et al., 2014) мы получили лучшие результаты для эластичной сети по сравнению с ручным выбором или пошаговым выбором с информационным критерием Акаике.
2.2. Адаптация домена для классификации AD
Адаптация домена различает исходный домен и целевой домен (Quionero-Candela et al., 2009; Пан и Ян, 2010; Марголис, 2011). Схема адаптации контролируемого домена схематично показана на рис. Исходный домен — это обучающий домен с помеченными данными.
Ds = {(xis, yis)} i = 1Ns, в то время как целевой домен является тестовым доменом только с частью помеченных данных. Помеченные данные в целевом домене обозначаются как
Dt = {(xit, yit)} i = 1Nt и немаркированные данные в целевом домене как
Du = {(xiu, yiu)} i = 1Nu. Обычно при адаптации контролируемой области мы предполагаем, что N s ≫ N t и, кроме того, обучающее подмножество в целевом домене является репрезентативным для всего целевого набора данных.
Адаптация контролируемого домена с исходным (красный) и целевым (синий) доменами, где часть целевых данных (зеленый) доступна для обучения. В экспериментах мы используем данные ADNI в качестве исходных данных и данные AIBL в качестве целевых данных.
Для постановки задачи мы рассматриваем обучение с учителем как минимизацию эмпирического риска. Абстрактно оптимальная модель θ * в семействе моделей Θ выводится путем минимизации функции потерь L
θ ∗ = argminθ∈Θ∑ (x, y) ∈X × Yp (x, y) · L (x, y, θ)
(4)
с совместным распределением по наблюдениям и меткам p ( x , y ), входное пространство 𝒳 и набор меток 𝒴.= argminθ∈Θ∑i = 1NL (xi, yi, θ).
(5)
Эта настройка учитывает один набор данных. Для адаптации предметной области мы хотим вывести модель с минимальными потерями в целевом наборе данных D t , в то время как исходная обучающая выборка D s случайным образом выбирается из исходного распределения p s . При адаптации предметной области с экземпляром с весом эта проблема решается путем повторного взвешивания элементов исходного набора обучающих данных.Вес зависит от вероятности исходных выборок в целевом домене, которая может быть получена следующим образом:
θt ∗ = argminθ∈Θ∑ (x, y) ∈X × Ypt (x, y) · L (x, y) , θ)
(6)
= argminθ∈Θ∑ (x, y) ∈X × Ypt (x, y) ps (x, y) ps (x, y) · L (x, y, θ)
(7)
≈argminθ∈Θ∑i = 1Nspt (xis, yis) ps (xis, yis) · L (xis, yis, θ).
(8)
Учитывая, что данные обучения также доступны из целевой области, оценка модели составляет
θt ∗ = argminθ∈Θ∑i = 1Nspt (xis, yis) ps (xis, yis) · L ( xis, yis, θ) + ∑i = 1NtL (xit, yit, θ).
(9)
Отношение
wi = pt (xis, yis) ps (xis, yis)
(10)
— весовой коэффициент для выборки (
xis, yis). Он оценивает вероятность выборки исходных данных (
xis, yis) при целевом распределении p t , нормированном на вероятность при исходном распределении. Сложная часть — это оценка вероятности исходных данных при целевом распределении.
pt (xis, yis). Для адаптации контролируемой области у нас есть обучающие данные в целевом домене D t , которые мы будем использовать для оценки целевого распределения.иллюстрирует исходный и целевой наборы данных. Функции плотности вероятности подчеркивают различное распределение обоих наборов данных. Вес подчеркивает точки, которые лежат в областях с высокой плотностью целевого домена и в областях с низкой плотностью исходного домена, на рисунке это красные точки справа. С этим повторным взвешиванием исходного домена мы делаем вывод о модели, которая лучше адаптирована к целевой области и, следовательно, дает более высокую точность классификации.
Схематическое изображение точек данных (субъектов) из исходного (синий) и целевого (красный) домена (вверху).Маргинальные распределения исходного домена p s и целевого p t (в центре) показывают различия между обоими доменами. При взвешивании экземпляра термином w = p t / p s (внизу) красным точкам исходных данных справа назначаются более высокие веса при оценке коэффициентов регрессии, а точкам исходных данных на левым присваиваются меньшие веса.
В отличие от ковариатного сдвига, который учитывает только вариации маргинальных распределений наблюдений p s ( x ) ≠ p t ( x ) (Shimodaira, 2000) и дисбаланс классов, учитывает только вариации в маргинальном распределении меток p s ( y ) ≠ p t ( y ) (Japkowicz and Stephen, 2002), мы рассматриваем вариации совместного распределения p s ( x , y ) ≠ p t ( x , y ).Чтобы облегчить оценку, мы используем факторизацию p ( x , y ) = p ( x ) p ( y ), что подразумевает предположение о независимости. Факторизация продолжается для многомерной переменной x , давая результат одномерных плотностей. Альтернативой может быть прямая оценка плотности стыков большой размерности, однако для надежной оценки потребуется, чтобы количество образцов росло экспоненциально с увеличением количества измерений.Учитывая ограниченное количество элементов в целевом наборе обучающих данных, надежная оценка в более высоких измерениях кажется невозможной. В этой работе мы выбираем диагностическую информацию, возраст, пол и номер аллеля APOE4, например, для взвешивания, поскольку они отражают важные характеристики человека. Распределения оцениваются с помощью гистограммы для дискретных переменных и оценки плотности ядра для непрерывных переменных.
Интеграция взвешивания экземпляров для адаптации домена в полиномиальной регрессии в уравнении.(2) дает
max {β0ℓ, βℓ} 1K∈ℝK (p + 1) [∑i = 1Nswilogp (yis∣xis) + ∑i = 1Ntlogp (yit∣xit) -κ∑ℓ = 1KPα (βℓ) ],
(11)
, где коэффициенты регрессии β соответствуют параметрам модели θ , а обучающие выборки в функции логарифмического правдоподобия взвешены. Веса w i определены в уравнении (10) для обучающих выборок исходного набора данных. Выборки из целевого набора обучающих данных имеют постоянный вес. Для решения задачи оптимизации в формуле.(11) используется схема координатного спуска (Friedman et al., 2010). Во вложенных циклах по параметру κ и классам вычисляются частичные квадратичные приближения к логарифмической вероятности, где коэффициенты регрессии меняются только для одного класса за раз. Затем для решения взвешенной задачи наименьших квадратов используется метод координатного спуска.
В дополнение к установке весов в соответствии с уравнением, например, взвешивания, мы можем применять различные стратегии адаптации домена, установив веса на константу, w i = c .Стратегии различаются данными, используемыми для обучения:
c ≫ 1: только исходный обучающий набор данных D s ,
c = 0: только целевой набор обучающих данных D t ,
c = 1: объединение обоих обучающих наборов D s ∪ D t .
Выбор одного из наборов данных или их комбинирование — простые подходы, которые не принимают во внимание проблемы адаптации предметной области.В разделе результатов показано, что выбранная стратегия существенно влияет на результат классификации.
2.3. Функции на основе изображений для классификации
Как упоминалось выше, выбор описательных функций для классификатора важен для производительности. Для извлечения функций на основе изображений мы обрабатываем отсканированные изображения с помощью FreeSurfer (Dale and Sereno, 1993; Dale et al., 1999; Fischl et al., 1999a, b, 2002). FreeSurfer автоматически сегментирует корковые и подкорковые структуры на изображении.На основе сегментации мы используем толщину 70 областей коры и объем 39 структур мозга. Наряду с объемом и толщиной мы используем характеристики формы, заимствованные из BrainPrint , которые более подробно описаны в Разделе 2.3.1. Особенности формы включают 14 боковых различий формы и 44 вариации формы PCA. Общее количество признаков изображения для классификации составляет 167. Согласно недавнему анализу нормализации переменных для классификации AD (Westman et al., 2013), мы нормализуем объемные измерения по внутричерепному объему (ICV), но не нормализуем измерения толщины коры. Остаточная доля возраста с линейной регрессией была выполнена для каждого признака, чтобы устранить влияние возраста в анализе. После нормализации ICV и резидуализации возраста возраст и пол не использовались в полиномиальной регрессии.
2.3.1. Дескриптор мозга BrainPrint
Мы создаем поверхностные и объемные сетки из корковых и подкорковых сегментов.На основе этих сеток мы вычисляем компактные представления формы для всех структур, составляющих BrainPrint (Wachinger et al., 2015). В качестве дескриптора формы используется shapeDNA (Reuter et al., 2006), который оказался одним из лучших при сравнении методов нежесткого восстановления трехмерной формы (Lian et al., 2012). Спектр Лапласа-Бельтрами вычисляется на основе внутренней геометрии объекта, чтобы сформировать shapeDNA . Рассматривая оператор Лапласа-Бельтрами Δ, можно получить спектр путем решения задачи на собственные значения Лапласа (уравнение Гельмгольца)
Решение состоит из собственного значения λ i ∈ ℝ и собственной функции f i пар, отсортированных по собственным значениям , 0 ≤ λ 1 ≤ λ 2 ≤… (положительная расходящаяся последовательность).Первые l ненулевых собственных значений, вычисленных с использованием методов конечных элементов, образуют shapeDNA : λ = ( λ 1 , … , λ l ). Чтобы добиться масштабной независимости, мы нормализуем собственные значения,
λ ′ = vol2Dλ, где vol — риманов объем D -мерного многообразия (Reuter et al., 2006), т.е. площадь поверхности для двумерных многообразий. иллюстрирует первые три собственные функции левой поверхности белого вещества.Собственные функции показывают собственные колебания формы при колебаниях с частотой, определяемой квадратным корнем из собственного значения. Мы также отображаем те же собственные функции на надутой поверхности, чтобы выделить характеристики собственных функций, не скрытых сложными паттернами кортикального сворачивания.
Левая поверхность белого вещества и первые три непостоянные собственные функции оператора Лапласа-Бельтрами, вычисленные на поверхности, где особенности формы получены из собственных частот собственных функций.Вверху: собственные функции показаны с цветовым градиентом. Внизу: надутая поверхность белого вещества с собственными функциями, показанными в виде наборов уровней. Основные направления изменения — передне-заднее, верхнее-нижнее и латерально-медиальное соответственно.
Собственные значения изометрии инвариантны относительно риманова многообразия, что означает, что деформации, сохраняющие длину, не изменят спектр. Изометрическая инвариантность включает движение твердого тела и, следовательно, позволяет сравнивать формы разных субъектов путем прямого сравнения shapeDNA .Второе свойство состоит в том, что спектр непрерывно изменяется с сохраняющими топологию деформациями границы объекта. Эти свойства делают shapeDNA хорошо подходящим для сравнения форм, так как первоначального выравнивания форм можно полностью избежать.
Мы вычисляем спектры для всех корковых и подкорковых структур на двухмерных граничных поверхностях (треугольные сетки (Reuter et al., 2009; Niethammer et al., 2007)) и дополнительно для кортикальных структур (белые и пиальные поверхности в обоих полушариях) также на полном трехмерном твердом теле (сетки из тетраэдров (Reuter et al., 2007)), образуя BrainPrint Λ = ( λ 1 , … ,
λ η ). BrainPrint содержит 36 подкорковых структур и 8 дескрипторов корковых структур (левое / правое, белое / серое вещество, 2D / 3D), что дает η = 44.
2.3.2. Возможности BrainPrint
В зависимости от количества вычисленных собственных значений l мы можем легко получить тысячи значений в Brain-Print , что может сделать подход более восприимчивым к переобучению.Чтобы уменьшить количество переменных и повысить надежность, мы (i) используем меру одномерной асимметрии (расстояние BrainPrint по полушариям) и (ii) применяем анализ главных компонентов. Важным аспектом BrainPrint является то, что собственные значения образуют возрастающую последовательность с увеличением дисперсии. В зависимости от меры расстояния это может привести к тому, что более высокие собственные значения будут доминировать над мерой сходства между двумя фигурами, хотя эти компоненты не обязательно содержат наиболее важную геометрическую информацию.Чтобы учесть эти проблемы, мы нормализуем BrainPrint и используем соответствующие вычисления расстояния, как описано ниже.
Asymmtery
В качестве первого признака формы мы измеряем асимметрию латерализованных структур мозга в BrainPrint . Поскольку shapeDNA инвариантен к зеркальному отображению, мы напрямую вычисляем расстояние Махаланобиса между дескрипторами латерализованной структуры мозга s
ds = ‖λsleft-λsrights,
(13)
с Σ s ковариационная матрица по всем предметам для структуры s .Латерализованные структуры, которые мы используем, — это белое вещество и пиальные поверхности с треугольными и тетраэдрическими сетками, а также треугольные сетки для белого и серого вещества мозжечка, полосатого тела, боковых желудочков, гиппокампа, миндалины, таламуса, хвостатого тела, скорлупы и прилежащей кости.
Альтернативные функции расстояния, которые были предложены для shapeDNA , — это евклидово расстояние (или любая p-норма), расстояния Хаусдорфа, евклидово расстояние на повторно взвешенных собственных значениях λ̂ i = λ i / i (Reuter et al., 2006; Reuter, 2006) и взвешенное спектральное расстояние (Konukoglu et al., 2013). Взвешенные расстояния (последние два подхода) мотивированы необходимостью уменьшить влияние более высоких собственных значений на расстояние. Линейное изменение веса основано на наблюдении, что собственные значения демонстрируют линейную структуру роста (закон Вейля) и, следовательно, дают примерно равный вклад каждого собственного значения. Взвешенное спектральное расстояние аналогично делению на квадрат числа собственных значений и, следовательно, функционирует как фильтр нижних частот.Здесь мы используем расстояние Махаланобиса, потому что оно учитывает шаблон ковариации в данных и поддерживает равный вклад всех собственных значений в последовательности.
Анализ основных компонентов
Мы выводим второй набор функций из BrainPrint , вычисляя основные компоненты для каждой из 44 структур мозга. Проецирование shapeDNA на главный компонент сохраняет большую часть дисперсии в наборе данных, уменьшая при этом размерность.Проблемой в этом отношении снова является то, что более высокие собственные значения демонстрируют наибольшую дисперсию, так что они будут доминировать при идентификации главного компонента. Мы экспериментировали с (i) линейным повторным взвешиванием, λ̂ i = λ i / i , и (ii) нормализацией каждого собственного значения к единичной дисперсии в наборе данных. Оценка обоих подходов дала аналогичные результаты, поэтому мы использовали более простое линейное изменение веса.
2.4. Данные
Мы используем данные из базы данных Инициативы по нейровизуализации болезни Альцгеймера (ADNI) (adni.loni.usc.edu), Австралийское исследование визуальных биомаркеров и образа жизни старения (AIBL, Ellis et al. (2009)) и проблема CADDementia (Bron et al., 2015). суммирует наборы данных, используемые для прогноза деменции. Все наборы данных были обработаны с помощью FreeSurfer.
Таблица 1
Демографическая, диагностическая и генетическая информация о наборах данных, используемых в этом исследовании.
Субъекты | Диагноз | Пол | Возрастные квантили | APOE4 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CN | MCI | AD | 1-й | Мужской | 1-й | Мужской | Мужской 9046 | 1 | 2 | |||
ADNI | 751 | 213 | 364 | 174 | 437 (58%) | 314 (42%) 71. | 75,3 | 79,8 | 383 | 287 | 81 | |
AIBL | 215 | 142 | 39 | 34 | 90,511 90,5 | 73,0 | 79,0 | 107 | 90 | 18 | ||
CADDementia-Train | 30 | 12 | 9 | 9 | 17 (57%) 9050 (57%) 59,3 | 65.0 | 68,0 | — | — | — | ||
CAD Деменция-тест | 354 | — | — | — | 213 (60%) | 64,0 | 71,0 | — | — | — |
Для данных CADDementia у нас есть доступ только к диагностической информации для 30 субъектов в наборе обучающих данных. Для большего набора тестовых данных с 354 субъектами предоставляются только сканы с информацией о поле и возрасте.Данные CADDementia состоят из данных изображений из трех медицинских центров: Медицинский центр Университета VU, Амстердам, Нидерланды; Erasmus MC, Роттердам, Нидерланды; Университет Порту / Госпиталь Сан-Жуан, Порту, Португалия.
Методология исследования AIBL описывалась ранее (Ellis et al., 2009), а данные AIBL были собраны исследовательской группой AIBL. Исследование было начато в 2006 году и сосредоточено на раннем выявлении БА и изменении образа жизни. Данные собираются в двух центрах (40% субъектов из Перта в Западной Австралии, 60% из Мельбурна, Виктория).
ADNI был запущен в 2003 году Национальным институтом старения (NIA), Национальным институтом биомедицинской визуализации и биоинженерии (NIBIB), Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), частными фармацевтическими компаниями и некоммерческими организациями. 60 миллионов долларов, 5-летнее государственно-частное партнерство. Основная цель ADNI состояла в том, чтобы проверить, можно ли объединить серийную магнитно-резонансную томографию (МРТ), позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), другие биологические маркеры, а также клиническую и нейропсихологическую оценку для измерения прогрессирования легкого когнитивного нарушения (MCI) и раннего Болезнь Альцгеймера (БА).Определение чувствительных и специфических маркеров очень раннего прогрессирования БА призвано помочь исследователям и клиницистам разрабатывать новые методы лечения и контролировать их эффективность, а также сокращать время и стоимость клинических испытаний. Главным исследователем этой инициативы является Майкл У. Вайнер, доктор медицины, Медицинский центр штата Вирджиния и Калифорнийский университет в Сан-Франциско. ADNI — это результат усилий многих соисследователей из широкого круга академических институтов и частных корпораций, а испытуемые были набраны из более чем 50 сайтов по всей территории США.С. и Канада. Продолжительность последующего наблюдения для каждой группы указывается в протоколе ADNI. Актуальную информацию см. На сайте www.adni-info.org.
Модель глубокой адаптации для диагностики неисправностей подшипников с выравниванием областей и распознаванием признаков
Методы глубокого обучения широко используются для достижения многообещающих результатов диагностики неисправностей. Во многих реальных приложениях диагностики неисправностей маркированные обучающие данные (исходный домен) и немаркированные тестовые данные (целевой домен) имеют разное распределение из-за частых изменений рабочих условий, что приводит к снижению производительности.В этом исследовании предлагается сквозная неконтролируемая адаптация домена, несущая модель диагностики неисправностей, которая сочетает в себе выравнивание домена и обучение распознаванию признаков на основе одномерной сверточной нейронной сети. Совместное обучение с потерей классификации, дискриминационной потерей на основе центра и потерей согласования корреляции между двумя доменами может адаптировать изученные представления в исходном домене для приложения к целевому домену. Такое совместное обучение также может гарантировать предметно-инвариантные функции с хорошей внутриклассовой компактностью и межклассовой разделимостью.Между тем, извлеченные функции могут эффективно улучшить производительность междоменного тестирования. Экспериментальные результаты на наборах данных пеленгов Case Western Reserve University подтверждают превосходство предложенного метода над многими существующими методами.
1. Введение
Традиционные методы машинного обучения, особенно глубокое обучение, недавно добились больших успехов в области диагностики неисправностей на основе данных [1–6]. Большинство методов машинного обучения предполагают, что обучающие данные (исходный домен) и тестовые данные (целевой домен) должны находиться в одном рабочем состоянии и иметь одинаковое распределение и пространство функций.Однако во многих реальных условиях работы распределение образцов исходного домена отличается от распределения образцов целевого домена, что приводит к снижению производительности.
Для решения этой проблемы основное исследование методов адаптации предметной области сосредоточено на том, как модель машинного обучения, построенная в исходной области, может быть адаптирована в другом, но связанном целевом домене, что необходимо во избежание усилий по реконструкции. В области инженерии знаний было найдено много полезных и многообещающих примеров адаптации предметной области, включая классификацию изображений, распознавание объектов, обработку естественного языка и изучение особенностей [7–10].
В последние годы были проведены значительные исследования по адаптации предметной области на основе глубинных архитектур. Большинство опубликованных работ по адаптации глубокой предметной области можно условно разделить на три категории [11]: (1) основанные на расхождениях, (2) состязательные адаптации и (3) методы, основанные на реконструкции.
Типичные методы, основанные на расхождениях, показаны в [12, 13]. Обычно они реализуются путем добавления потерь, чтобы минимизировать несоответствие распределения между исходным и целевым доменами в общем пространстве функций.Например, Tzeng et al. [12] применили одно линейное ядро к одному слою для минимизации максимального среднего несоответствия (MMD), тогда как Long et al. [13, 14] минимизировали MMD, применяя несколько ядер к нескольким уровням в доменах. Еще одна впечатляющая работа — Deep Coral [15], которая расширяет CORAL [16] на глубокие архитектуры и выравнивает статистику второго порядка исходного и целевого распределений.
Еще одна набирающая популярность работа — это методы адаптации состязательной области, которые включают состязательные дискриминационные и генеративные методы.Первый направлен на поощрение путаницы в предметной области с помощью враждебной цели по отношению к дискриминатору предметной области. Tzeng et al. [17] предложили унифицированную структуру адаптации состязательной области, которая сочетает в себе дискриминационное моделирование, несвязанное распределение веса и потерю генеративной состязательной сети (GAN) [18]. Среди дискриминационных моделей Tzeng et al. предложили модель с потерей путаницы [19], а также рассмотрели потерю GAN с перевернутой меткой [17], тогда как Ganin et al. В [20] предложена модель с минимаксными потерями.Последний сочетает в себе дискриминативную модель с генеративным компонентом на основе GAN. Лю и Тузель [21] разработали связанную генерирующую состязательную сеть (CoGAN), которая использует две сети GAN, каждая из которых соответствует одному из доменов, а CoGAN изучает совместное распределение многодоменных выборок и применяет ограничение распределения веса для ограничения пропускной способности сети. . Метод, представленный в [22], также использует сети GAN для генерации изображений исходного домена, которые выглядят так, как если бы они были взяты из целевого домена.
Типичные методы, основанные на реконструкции, можно увидеть в [23–25].Реконструкция данных может рассматриваться как вспомогательная задача для поддержки адаптации предсказания метки. Ghifary et al. [23] объединил стандартную сверточную сеть для предсказания исходной метки с деконволюционной сетью [26] для восстановления целевых данных. Bousmalis et al. [24] ввели понятие частных и общих подпространств для каждого домена. Между тем, потеря реконструкции интегрируется в модель с помощью общего декодера, который учится восстанавливать входную выборку с помощью специфичных для предметной области и совместно используемых функций.Tan et al. [25] представили алгоритм выборочного обучения, который использует ошибку реконструкции для выбора полезных немаркированных данных из промежуточных областей.
Несмотря на успех, достигнутый адаптацией предметной области, можно найти ограниченные исследования в отношении ее применения для диагностики неисправностей. Zhang et al. [27] использовали необработанные вибрационные сигналы в качестве входных данных для глубокой сверточной нейронной сети с моделью сверточной нейронной сети с широким ядром первого уровня (WDCNN). Они также использовали адаптивную пакетную нормализацию (AdaBN) в качестве алгоритма адаптации домена для диагностики неисправностей в различных условиях нагрузки и шумных средах.Лу и др. [28] представили глубокую модель CNN с адаптацией предметной области для диагностики неисправностей, и эта модель интегрирует MMD как член регуляризации в функцию потерь модели, чтобы уменьшить разницу в распределении между доменами. Zhang et al. [29] разработали модель адаптации состязательной области, которая включает в себя экстрактор исходных признаков, экстрактор целевых признаков, дискриминатор домена и классификатор меток для диагностики неисправностей. Jian et al. [30] предложили объединенную модель CNN, которая сочетает в себе 1DCNN и теорию свидетельств Демпстера – Шейфера, чтобы расширить возможности кросс-доменной адаптации для диагностики неисправностей.Тонг и др. [31] предложили метод адаптации области диагностики неисправностей подшипников для нахождения передаваемых функций в разных областях, которые были получены путем одновременного сокращения маргинального и условного распределений на основе MMD. Ли и др. [32] представили метод глубокой адаптации для диагностики сбоев подшипников на основе максимальных средних несоответствий между доменами на нескольких уровнях для изучения представлений из исходного домена, применяемого к целевому домену. Кроме того, Han et al.[33] предложили новую интеллектуальную структуру диагностики неисправностей, которая расширяет адаптацию предельного распределения до совместной адаптации распределения и гарантирует точную адаптацию распределения.
Повышение производительности CNN за счет изучения дополнительных отличительных характеристик стало недавней тенденцией. Например, контрастная потеря [34] и потеря центра [35] представлены для изучения отличительных глубоких черт для проверки и распознавания лиц. Кроме того, Liu et al. [36] предложили потерю softmax с большим запасом для расширения потерь softmax до большого запаса softmax, что приводит к большой угловой разделимости между изученными функциями.Chen et al. [37] предложили два подхода к распознаванию признаков, а именно: дискриминативные потери на основе экземпляров и центр, с совместным выравниванием доменов и распознаванием признаков.
Вдохновленные этими методами, мы предлагаем новую модель глубокой адаптации для диагностики дефектов подшипников с помощью Deep Coral и обучения распознаванию признаков на основе центра. Комбинируя выравнивание предметной области и обучение распознаванию признаков, инвариантные к предметной области признаки, извлеченные с помощью модели, могут быть хорошо сгруппированы и отделены, что, несомненно, может способствовать адаптации и классификации предметной области.
Основные вклады в эту работу включают следующее: (1) Предлагается сквозной метод с адаптацией домена для диагностики неисправностей, то есть CACD-1DCNN. Этот метод напрямую работает с необработанными временными сигналами и не требует трудоемкой предварительной обработки шумоподавления и отдельного алгоритма извлечения признаков. (2) Комбинируя выравнивание домена и обучение распознаванию признаков, CACD-1DCNN стремится извлекать предметно-инвариантные признаки с улучшенной внутриклассовой компактностью. и межклассовая разделимость и гарантирует высокую эффективность классификации в двух областях.(3) Обширные эксперименты с наборами данных Case Western Reserve University (CWRU) демонстрируют, что CACD-1DCNN обеспечивает превосходную диагностическую эффективность по сравнению с существующими базовыми методами. (4) Кроме того, визуализация сети и анализ потерь обеспечивают интуитивное представление результатов адаптации и проверку эффективность нашего метода.
Остальные части организованы следующим образом. В разделе 2 формулируется проблема адаптации предметной области для диагностики неисправностей и вводятся базовые теории глубокого корреляционного выравнивания и централизованной дискриминативной потери.В разделе 3 представлен предлагаемый интеллектуальный метод диагностики неисправностей CACD-1DCNN. Методы сравнения, эксперименты и обсуждение приведены в разделе 4. Наконец, в разделе 5 сделаны выводы.
2. Теоретические основы
2.1. Формулировка проблемы
Традиционная диагностика неисправностей машинного оборудования направлена на определение места неисправности и серьезности набора неизвестных неисправностей на основе набора ранее известных неисправностей. Если взять в качестве примера диагностику неисправностей, собранные помеченные необработанные временные сигналы вибрации берутся в качестве выборок исходной области, а собранные немаркированные необработанные временные сигналы вибрации — в качестве выборок целевой области.Предполагается, что распределения исходного и целевого доменов одинаковы, и выученные шаблоны отказов, полученные из помеченных обучающих данных, могут быть непосредственно применены к немаркированным тестовым данным. Однако в практических задачах неизбежно существует разница между исходной и целевой доменами, что ухудшает возможность обобщения модели в разных областях. Поэтому проблема адаптации предметной области для диагностики неисправностей привлекает все большее внимание. В этом исследовании основное внимание уделяется проблеме адаптации домена без учителя, то есть данные целевого домена не имеют метки.
Исследования по проблеме адаптации неконтролируемой области диагностики неисправностей подшипников качения обычно проводятся при следующих предположениях: (1) Исходная и целевая области связаны друг с другом, но имеют разные распределения (2) Для разных областей задача диагностики неисправностей то же самое, что и для общих меток классов (3) Помеченные образцы из исходного домена используются для обучения, тогда как немаркированные образцы из целевого домена доступны для обучения и тестирования
Формально домен состоит из m -мерное пространство признаков с маргинальным распределением вероятностей, где.Задача состоит из двух компонентов: пространство меток и функция прогнозирования f ( X ), соответствующая меткам. также является условным распределением вероятностей, и, где представляет возможное состояние работоспособности машины. Ниже приводится формальное определение проблемы адаптации домена без учителя для диагностики неисправностей. Дан помеченный набор данных исходного домена и немаркированный целевой набор данных, где и — количество выборок исходного и целевого доменов, соответственно.Предполагается, что собственные подпространства и (то есть), пространство меток (то есть) и условное распределение вероятностей одинаковы. Однако предельные распределения вероятностей двух областей, то есть, различны. Адаптация домена без учителя направлена на использование классификатора с метками для обучения для прогнозирования меток, где.
2.2. Выравнивание глубокой корреляции
Чтобы заполнить пробел между доменами, CORAL-потеря принимается путем выравнивания статистики второго порядка исходных и целевых функций.В активациях, вычисленных на данном слое, и являются d-мерными представлениями. Потеря несоответствия области, измеренная с помощью CORAL loss () [16], как показано ниже, минимизирует несоответствие распределения между статистикой второго порядка (ковариацией) исходных и целевых характеристик. Где обозначает квадрат нормы Фробениуса матрицы, а — ковариация матрицы исходных и целевых объектов соответственно. Согласно ссылке [16], и, соответственно, вычисляются следующим образом: где — матрица центрирования [38].Если взять в качестве примера исходную область, это матрица, и она выводится следующим образом:
Процесс обучения реализуется с помощью мини-пакетного стохастического градиентного спуска (SGD), в котором только пакет обучающих выборок выравнивается на каждой итерации. .
2.3. Дискриминантная потеря по центру
Чтобы сделать глубокие особенности, изученные с помощью глубинной модели CNN, еще более дискриминационной, используются дискриминантные потери по центру [37], которые отличаются от потерь в центре [35]. Последний наказывает расстояние каждой выборки до центра соответствующего класса, тогда как первый не только имеет характеристику потери центра, но также обеспечивает большие различия между центрами в разных категориях.Потеря дискриминанта на основе центра определяется следующим образом:
Потеря состоит из двух элементов. Первый элемент используется для измерения внутриклассовой компактности, тогда как второй элемент используется для измерения межклассовой разделимости. — параметр компромисса, и — два поля ограничения. представляет собой глубокие особенности -го обучающего образца в полностью связанном слое, а n — количество нейронов полностью связного слоя. обозначает центр классов -го образца, соответствующий глубоким объектам, где c — количество классов.
Уравнение (4) показывает, что дискриминантные потери на основе центра заставляют расстояние между внутриклассовыми выборками быть не более чем, а расстояние между межклассовыми выборками не меньше. Очевидно, этот штраф может сделать глубокие особенности еще более разборчивыми.
В идеале центр класса должен рассчитываться путем усреднения глубоких характеристик всех образцов, что явно неэффективно и нереально. В практических приложениях мы обновляем центральную точку с помощью мини-пакетных обучающих выборок.На каждой итерации мы вычисляем центральную точку, усредняя признаки соответствующего класса. Обновленная формула на каждой итерации представлена следующим образом:
Если условие истинно, и 0 в противном случае. b обозначает размер пакета, а λ — скорость обучения. Каждый центр классов инициализируется как «пакетный центр классов» на первой итерации и обновляется в соответствии с (5) и (6) для следующего пакета выборок на каждой итерации.
3.Структура диагностики неисправностей на основе CACD-1DCNN
3.1. CACD-1DCNN Диагностика неисправностей Модель
CACD-1DCNN предлагается для решения проблемы междоменного обучения в области диагностики неисправностей подшипников. Как показано на Рисунке 1, принимая CNN в качестве основной архитектуры, принимается двухпотоковая архитектура CNN с общими весами, а в модели перед классификатором используется уровень адаптации домена с выравниванием корреляции и потерями по центру.
В качестве входных данных двухпотоковой помеченный источник и немаркированные целевые данные вводятся в модель CACD-1DCNN во время процесса обучения.Затем объекты, не зависящие от предметной области, с отличительными необработанными сигналами вибрации извлекаются через несколько сверточных и объединяющих слоев. Несоответствие распределения минимизируется на последнем полностью подключенном слое. Теоретически корреляционное выравнивание может выполняться на нескольких уровнях параллельно. Эмпирические данные [15, 39] показывают, что хорошая производительность достигается, даже если это выравнивание проводится только один раз. Как правило, потеря выравнивания корреляции () выполняется после последнего полностью подключенного слоя.Аналогичным образом, дискриминативные потери по центру () обычно размещаются после последнего полностью подключенного слоя. Следовательно, два вида функций потерь в предлагаемой модели обучаются на основе характеристик, извлеченных последним полностью подключенным слоем. В дополнение к обычной функции потерь softmax (), основанной на области источника, функция потерь модели CACD-1DCNN определяется следующим образом: где и — параметры компромисса для уравновешивания вкладов несоответствия области и дискриминативных потерь.
Здесь различаются только данные исходного домена. В процессе обучения исходные функции обучаются дискриминанту и согласовываются с целевыми функциями. Совместное обучение с классификацией, корреляционным выравниванием и дискриминантными потерями на основе центра между двумя доменами в последнем полностью подключенном слое может адаптировать изученные представления в исходном домене для применения в целевом домене. Это совместное обучение также может гарантировать предметно-инвариантные функции с улучшенной внутриклассовой компактностью и межклассовой разделимостью.Между тем, извлеченные функции могут эффективно улучшить производительность междоменного тестирования.
3.2. Архитектура конструкции 1DCNN
Учитывая, что сигналы вибрации подшипников, собираемые датчиками ускорения, обычно являются одномерными, использование 1DCNN является разумным для обработки сигналов вибрации. В этом исследовании 1DCNN используется для диагностики неисправностей подшипников. Сетевая структура состоит из четырех слоев свертки и объединения, двух полностью связанных слоев и слоя softmax в конце.Первый сверточный слой использует широкое ядро для извлечения признаков и подавления высокочастотного шума. Маленькие сверточные ядра в следующих слоях используются для углубления сети для многослойного нелинейного отображения и предотвращения переобучения [27]. Параметры 1DCNN представлены в таблице 1. Тип объединения — максимальное объединение, а функция активации — ReLU. Чтобы минимизировать функцию потерь, для обучения нашей модели применяется алгоритм стохастической оптимизации Адама, а скорость обучения установлена на 1 e -4.Эксперименты проводятся с использованием набора инструментов TensorFlow от Google.
|
3.3. Расширение данных
Без достаточного количества обучающих выборок модель легко может привести к переобучению. Методы увеличения данных обычно используются в компьютерном зрении для увеличения обобщения сетей за счет добавления количества обучающих выборок. При диагностике неисправностей сигналы вибрации, собранные датчиком ускорения, являются одномерными, и с помощью выборки с перекрытием можно легко получить большое количество данных путем нарезания обучающих выборок с перекрытием. На рисунке 2 показан сигнал вибрации с 120000 точек.Мы можем взять 2048 точек данных из этого сигнала в качестве образца. Мы также можем компенсировать это на определенную величину, чтобы быть вторым образцом.
4. Экспериментальный анализ предложенной модели CACD-1DCNN
4.1. Описание данных
Данные о неисправностях подшипников, использованные для экспериментальной проверки, были получены из Центра данных подшипников CWRU [40]. Данные были собраны из механической системы привода двигателя при четырех различных нагрузках (0, 1, 2 и 3 л.с.) и в трех разных местах (конец вентилятора, конец привода и основание).Частота дискретизации составляет 48 и 12 кГц. Подшипник имеет три типа неисправностей: неисправность внешнего кольца (OF), неисправность внутреннего кольца (IF) и неисправность ролика (RF). Каждый тип разлома содержит разлом диаметром 0,007, 0,014 и 0,021 дюйма соответственно; есть также нормальное состояние (N), всего 10 состояний здоровья.
В этом исследовании для экспериментального исследования выбраны сигналы вибрации от различных мест неисправности и различных состояний работоспособности с частотой дискретизации 12 кГц на ведущей стороне подшипника качения.Подробное описание наборов данных показано в таблице 2. Три набора данных получены при трех нагрузках на 1, 2 и 3 HP соответственно. Каждый большой набор данных содержит обучающие и тестовые образцы, и каждый образец содержит 2048 точек данных. Для увеличения количества обучающих выборок используется методика выборки с перекрытием. В этом исследовании обучающие образцы перекрываются для дополнения данных. Однако в тестовой выборке перекрытия не наблюдается. Таким образом, каждый набор данных состоит из 6600 обучающих образцов и 250 тестовых образцов 10 состояний здоровья.
2. Точность в разных доменахОбразцы исходного домена имеют метки, а образцы целевого домена их не содержат. Благодаря трем доменам, эксперименты проводятся в шести сценариях переноса домена: A ⟶ B , A ⟶ C , B ⟶ C , C ⟶ B , C — ⟶ A и B ⟶ A . Если взять в качестве примера A ⟶ B , набор данных A является исходным доменом, а набор данных B — целевым доменом. Методы сравнения . Предлагаемый метод сравнивается с несколькими успешными методами машинного обучения для проверки эффективности модели CACD-1DCNN: (1) SVM (2) Многослойный персептрон (MLP) (3) Глубокая нейронная сеть (DNN) [1] (4) WDCNN предложенная в [27] и способность адаптации домена из AdaBN (5) OFNN-DE, предложенная в [30] (6) Состязательная адаптивная модель на основе 1-D CNN (A2CNN) [29] 1–3 и 6 являются методы, которые работают с данными, преобразованными с помощью быстрого преобразования Фурье, тогда как 4 и 5 — это методы на основе CNN, которые работают с нормализованными необработанными сигналами.Примечательно, что OFNN в [30] здесь не используется, потому что OFNN использует диагностический результат слияния данных между наборами данных приводного конца и конца вентилятора, которые отличаются от наборов данных, используемых в экспериментах в этом исследовании. Напротив, наборы данных, используемые OFNN-DE, такие же, как наборы данных, использованные в экспериментах в этом исследовании. Кроме того, точность диагностики OFNN несколько ниже, чем у метода, использованного в этом исследовании. Для честного сравнения мы принимаем точность, указанную другими авторами, с такими же настройками или проводим эксперименты с использованием исходного кода, предоставленного авторами. Всего проводится 10 экспериментов для каждого сценария переноса домена, чтобы уменьшить влияние случайных факторов. Экспериментальные результаты шести сценариев доменов показаны на рисунке 3. В сценариях сдвига домена A B , A ⟶ C , B ⟶ C и C ⟶ B точность тестирования каждого сценария достигает 100%. В сценариях сдвига домена C ⟶ A и B ⟶ A точность испытаний превышает 97.6% и 97,2% соответственно. Эти результаты показывают, что производительность предложенного метода по адаптации предметной области является замечательной и стабильной.
Сравнение с другими подходами показано на рисунке 4. Средняя производительность CACD-1DCNN лучше, чем у A2CNN и шести других базовых методов. CACD-1DCNN также обеспечивает самую современную среднюю точность адаптации домена во всех сценариях передачи домена.
Как показано на рисунке 4, производительность SVM, MLP и DNN при адаптации домена низкая, средняя точность составляет 66.63%, 80,40% и 78,05% в шести сценариях соответственно. Эти результаты предполагают, что распределение выборки различается в разных условиях, и модель, обученная в одном рабочем состоянии, не подходит для диагностики неисправностей в другом состоянии. По сравнению с недавними подходами, такими как OFNN-DE и A2CNN, наш метод достигает средней точности 99,47%, что выше, чем у OFNN-DE и A2CNN со средней точностью 98,73% и 99,21% соответственно. Этот результат показывает, что функции, изученные с помощью предлагаемого метода, имеют лучшую инвариантность домена и распознавание ошибок, чем функции, полученные с помощью других методов. В пяти сменах из шести, то есть A ⟶ B , A ⟶ C , B ⟶ C , C ⟶ B и C ⟶ ⟶ A , точность диагностики неисправностей предлагаемого метода достигает самых современных характеристик адаптации домена и достигает 100% в первые четыре сдвига домена. В сценарии переноса домена B ⟶ A точность предложенного метода составляет 98%, что соответственно равно 0.На 18% и 0,5% ниже, чем у методов A2CNN и OFNN-DE, и намного лучше, чем точность методов SVM, MLP, DNN и WDCNN. На основе этого CACD-1DCNN может хорошо изучать доменно-инвариантные и распознающие неисправности функции и эффективно решать проблему адаптации домена, вызванную различными нагрузками несущих данных. Взяв сценарии сдвига домена C ⟶ B , C ⟶ A и B ⟶ A в качестве примеров, для модели CACD-1DCNN мы сравниваем тестовую точность цели область под четырьмя функциями потерь,, и (для простоты коэффициенты каждой функции потерь опущены), как представлено в таблице 3.Аналогичны результаты других смен. Мы наблюдаем, что целевая точность теста хуже с функцией потерь, потому что между исходным и целевым доменами не применяется адаптивная стратегия. Целевая точность тестирования находится на среднем уровне с функциями потерь и, а целевая точность тестирования является наивысшей с функцией потерь. Следовательно, в случае и характеристики классификации модели сравнимы, и только при совместном контроле трех функций потерь предложенная модель может достичь наилучших характеристик.
|