談計算機輔助實驗測試系統(tǒng)
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摘要：計算機化神經(jīng)行為測試評價系統(tǒng)，誕生時間較早，此項測試評價技術(shù)主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，用于測試職業(yè)環(huán)境對人體的傷害，通過系統(tǒng)測試評價結(jié)果，對職業(yè)傷害進行早期的評估分析。本文就計算機輔助測試系統(tǒng)進行分析，探究系統(tǒng)硬件配置及檢測評價項目、評價指標(biāo)、信度與效度檢驗，以期為相關(guān)職業(yè)場景運用測試評價系統(tǒng)提供借鑒和參考。
現(xiàn)代化信息技術(shù)不斷發(fā)展，計算機化神經(jīng)行為測試評價系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在臨床醫(yī)學(xué)、軍事醫(yī)學(xué)、運動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，展現(xiàn)了顯著的系統(tǒng)優(yōu)勢。在計算機輔助的程序化、規(guī)范化測試支持下，大大提高了檢測信度，相比傳統(tǒng)的輔助測試技術(shù)優(yōu)勢明顯。因此，相關(guān)研究人員認(rèn)為有必要進一步創(chuàng)新計算機化神經(jīng)行為測試評價系統(tǒng)設(shè)計，優(yōu)化系統(tǒng)功能，完善評價指標(biāo)，促使應(yīng)答技術(shù)的提升。
1計算機輔助測試系統(tǒng)
1.1多通道采集系統(tǒng)的組成
在多通道采集系統(tǒng)中，均由S/H電路組成，并受同一信號控制，確保采樣通道的一致性，實現(xiàn)各個通道信號波的有效銜接，系統(tǒng)中的A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器和單片機，具有較強的獨立性，適用于智能化傳感技術(shù)以及遠距離傳輸系統(tǒng)中應(yīng)用，實質(zhì)上是由計算機進行操作管理。①接口總線。測量系統(tǒng)內(nèi)部由芯片、模塊、插件板等部件組成，確保通信之間的線路連接順暢；就接口總線特點看，接口總線分為芯片總線、外總線和內(nèi)總線。并行的總線利用各自的導(dǎo)線進行信息傳遞，信息傳遞速率快，然而實際產(chǎn)生的經(jīng)濟成本較高，不適用于遠距離的通信。相關(guān)技術(shù)人員采取環(huán)形鏈?zhǔn)竭B接方式傳送串行數(shù)據(jù)，運用雙線電纜通信，測量系統(tǒng)中每臺儀器接口，在HP-IL接口總線環(huán)路中，每臺儀器扮演著不同的角色，環(huán)路系統(tǒng)將傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息和命令傳輸至儀器，通過儀器之間的相互傳遞，依次進行循環(huán)。②計算機虛擬儀器技術(shù)。Labview是為C、C++、VisualBasic等編程語言不熟悉的測試領(lǐng)域工作者開發(fā)的，通常采用可視化編程方式，設(shè)計人員按照程序步驟進行操作，將虛擬化儀器需要顯示的窗口、按鈕、數(shù)學(xué)運算方法等控制件從Labview工具箱內(nèi)拖至面板上，進行整體的布局設(shè)計，Diagram窗口將這些控件、工具按照虛擬設(shè)計邏輯關(guān)系進行連接。相關(guān)設(shè)計人員積極開發(fā)了小型的虛擬儀器系統(tǒng)進行開發(fā)，虛擬儀器為計算機在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了一項較好的技術(shù)解決方案，支持在多領(lǐng)域中設(shè)計和實現(xiàn)[1]。Labview過于龐大，一般不適合現(xiàn)場應(yīng)用，需要在專用的控件支持下彰顯計算機虛擬儀器技術(shù)優(yōu)點。就計算機虛擬儀器技術(shù)優(yōu)點可具體列為：軟件開發(fā)與維護費用低；技術(shù)更新周期短；可復(fù)用，重復(fù)配置性強；支持用戶定義儀器功能；開放、靈活，與計算機技術(shù)同步發(fā)展；與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)。
1.2計算機輔助測試
將檢測過程編制中引入計算機技術(shù)，提高了檢測規(guī)程編寫速度，提高編寫準(zhǔn)確性。在計算機輔助測試領(lǐng)域產(chǎn)品中包括了三維空間掃描儀、檢測臂等，全面保證提升檢測結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性，產(chǎn)品檢測尺寸跨度較大，支持精密零件尺寸的檢測，在工廠工業(yè)應(yīng)用中，提供了高質(zhì)量的測量服務(wù)，并逐漸滲透在汽車、國防、航空航天行業(yè)中。①系統(tǒng)框圖。研究人員將計算機虛擬技術(shù)引入切削力測量中，進而設(shè)計出一款用戶分析和處理切削數(shù)據(jù)的虛擬儀器，采用通用的接口板卡，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和A/D轉(zhuǎn)換，接口卡是基于多數(shù)據(jù)采集的控制卡，支持DMA方式及雙緩沖區(qū)模式，保證信息采集信號的穩(wěn)定性，實現(xiàn)不間斷的信息存儲，支持單極性、雙極性模擬信號的輸入，系統(tǒng)提供16路單端/8路差動模擬輸入通道、2路獨立的D/A輸出通道，以及24線的TTL型數(shù)字I/O等多種功能[2]。②連接方式。系統(tǒng)采用的是車削測力儀進行測試，范圍在0~3000N，測量X、Y、Z三個方向的切削力，分別設(shè)定為Fx、Fy、Fz的分辨率為5.0N，將三個切削信號線與應(yīng)變儀的三個通道相連，將接口卡插入計算機主板中的空閑槽內(nèi)，確保數(shù)據(jù)線與連接器更好的相連。③軟件設(shè)計。在系統(tǒng)軟件設(shè)計中，配置了相應(yīng)的硬件模塊，確保在虛擬儀器技術(shù)支持下，編制相應(yīng)的軟件，進而完成數(shù)據(jù)采集、存儲和分析。Labview本身作為程序開發(fā)環(huán)境，與語言存在一定的差異性，Labview通常采用圖形化的編程語言G，產(chǎn)生的程序是框圖不是文本，功能優(yōu)勢明顯，如數(shù)據(jù)采集、串口控制、顯示、存儲等。研發(fā)的虛擬儀器軟件包括儀器驅(qū)動程序、應(yīng)用程序等，通過初始化虛擬儀器設(shè)定相關(guān)的參數(shù)和工作方式，確保虛擬儀器始終處于正常的工作狀態(tài)[3]。在系統(tǒng)應(yīng)用程序中依托計算機技術(shù)進行數(shù)據(jù)分析和處理，賦予用戶自定義編制應(yīng)用程序功能。以下就計算機輔助技術(shù)在神經(jīng)行為測試系統(tǒng)中應(yīng)用進行表述。
2系統(tǒng)硬件配置及檢測評價項目
系統(tǒng)硬件配置性能，直接關(guān)系計算機系統(tǒng)運行環(huán)境，其中聲卡、鍵盤等基本硬件配置滿足系統(tǒng)實際應(yīng)用需求。相關(guān)人員就系統(tǒng)性能不斷創(chuàng)新研究，主要改進測試評價系統(tǒng)，保留了原系統(tǒng)中的NES-C3等項目，大量收集與實驗有關(guān)的項目，不斷擴充系統(tǒng)新版本內(nèi)容，在原評價系統(tǒng)中增加了情感、智力、學(xué)習(xí)、記憶等模塊，新增感知覺、心理運動等實驗類目，測試項目達30多個；設(shè)計人員以測試項目思想為前提，反復(fù)試驗和測試系統(tǒng)評價效果，在多場景中對比分析適用于計算機運行環(huán)境的實驗測試系統(tǒng)。就實驗數(shù)據(jù)來源看，相關(guān)企業(yè)在資料收集過程中，就企業(yè)工廠中的80名工人進行測試，平均年齡在30歲左右，接受教育年限平均為10年，相關(guān)人員通過實地考察發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生職業(yè)暴露的因素與溫度、電焊煙塵、金屬錳、一氧化碳等有關(guān)，尤其在工作環(huán)境中存在有毒有害性位置，人員所處的職業(yè)環(huán)境多為暴露環(huán)境。就實驗測試系統(tǒng)運行條件看，相關(guān)人員就實驗數(shù)據(jù)進行收集，在測試評價系統(tǒng)中將各項采集到的數(shù)據(jù)指標(biāo)錄入，借助相關(guān)技術(shù)軟件開展數(shù)據(jù)分析和處理?；谛畔⒒夹g(shù)不斷發(fā)展及神經(jīng)行為測試評價技術(shù)的突破和拓展，計算機輔助實驗測試系統(tǒng)得以進一步地完善和創(chuàng)新[4]。早期的運行平臺系統(tǒng)，設(shè)定是應(yīng)答模式，將單一的鍵盤-鼠標(biāo)模式改進為鍵盤-鼠標(biāo)、腳踏鍵盤、數(shù)碼筆記及觸摸屏等多元化的應(yīng)答模式，測試模式更加趨于多元化方向發(fā)展。被測試的操作指導(dǎo)由單純的主試講解改進為文字、計算機模擬語音測試相結(jié)合的模式。逐漸實現(xiàn)了智能化運行保障功能，系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性不斷提升，檢測信度不斷提高，在新版本實驗心理測試系統(tǒng)版本中，實現(xiàn)了計算機多媒體運行檢測，對提供測試參數(shù)的邏輯性進行檢測，減少被測試治療出現(xiàn)重復(fù)現(xiàn)象，實時在線進行監(jiān)控，確保整個檢測環(huán)境均在計算機系統(tǒng)檢測下實現(xiàn)，提升系統(tǒng)測試實際執(zhí)行效果。同時，系統(tǒng)設(shè)計人不斷優(yōu)化測試項目，在現(xiàn)有測試項目基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化調(diào)整，相關(guān)人員從經(jīng)典實驗室檢測項目中，不斷引入關(guān)于反映神經(jīng)行為、能力狀況的項目，通過對比分析，新版本系統(tǒng)引進的項目相比傳統(tǒng)版本項目性能優(yōu)勢更加顯著。系統(tǒng)設(shè)計人員在新版本系統(tǒng)中，引入了原創(chuàng)設(shè)計思想，反復(fù)驗證測試評價項目，將測試評價項目拓展為6大類34項，促使神經(jīng)行為檢測評價范圍不斷拓展延伸，測試項目主要為情感模塊、智力模塊、學(xué)習(xí)與記憶模塊、感知覺模塊、心理運動模塊、其他心理測試模塊等，通過情感問卷的方式，重點考察人員心算、視覺、記憶點、連續(xù)記憶點等，考察被測試對象的運動視覺、聽時間感知、視注意廣度、空間知覺、注意力分配、視復(fù)雜分配、動態(tài)目標(biāo)追蹤等。
3評價指標(biāo)的完善
3.1評價指標(biāo)的建立
評價指標(biāo)通常是建立在原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，依據(jù)計算機數(shù)法原理生成相關(guān)檢測項目的神經(jīng)行為能力指數(shù)，并根據(jù)神經(jīng)行為能力指數(shù)對照各項指標(biāo)參數(shù)，確保兼顧各項指標(biāo)，為神經(jīng)行為能力貢獻力量。主要建立的指標(biāo)有神經(jīng)行為能力指數(shù)、暴露組測試項目操作次數(shù)、暴露組檢測項目準(zhǔn)確操作平均時間、對照組檢測項目準(zhǔn)確操作平均時間。相關(guān)研究人員根據(jù)檢測項目提供的各個指標(biāo)參數(shù)之間的相關(guān)性進行分析，通過反復(fù)驗證得出正確的測試結(jié)果（如表1所示）。
3.2現(xiàn)場應(yīng)用
上文中提到的職業(yè)暴露人群檢測實驗，基于樣本與對照項目準(zhǔn)確數(shù)與準(zhǔn)確平均耗時F檢驗水平出現(xiàn)不一致現(xiàn)象。研究人員將測試結(jié)果轉(zhuǎn)換成NAI值，可清晰化發(fā)現(xiàn)觀察組心算與注意力調(diào)轉(zhuǎn)項目上，與對照組存在明顯的差異性。NAI本身是一個相對值。測試人員依據(jù)此方法進行項目檢測，方便快捷，保證系統(tǒng)測試結(jié)果的精準(zhǔn)性，通過建立NAI項目神經(jīng)行為能力水平布圖，加強對整體神經(jīng)行為能力特征的研究和分析。
4信度與效度檢驗
4.1信度檢驗
研究人員將對照組視為主要的研究對象，完成一次測試后，反復(fù)進行驗證，進一步對各項指標(biāo)信度進行檢驗，設(shè)定智力r=0.925~0.986、P＜0.02；設(shè)定學(xué)習(xí)記憶類r=0.918~0.952、P＜0.03；感知類r=0.766~0.983、P＜0.03，測試人員經(jīng)過反復(fù)認(rèn)證發(fā)現(xiàn)，測試系統(tǒng)信度符合心理測試重測各項指標(biāo)系數(shù)，符合系統(tǒng)設(shè)計要求。
4.2效度檢驗
在效度檢驗環(huán)節(jié)，檢驗人員發(fā)現(xiàn)測試結(jié)果具有一致性，聽數(shù)距廣度順序r=0.64、P=0.002、逆序r=0.56、P=0.006；在符號譯碼中，讀寫測試r=0.63、P=0.004；默寫測試r=0.66、P=0.003。測試人員針對檢測結(jié)果進行預(yù)處理，為保證測試數(shù)據(jù)的安全性，系統(tǒng)設(shè)計人員在新版本設(shè)計中，建立了獨立的數(shù)據(jù)庫，支持兩種預(yù)處理工具的使用，包括檢測數(shù)據(jù)、鏈接工具，實現(xiàn)了從計算機不同計算機系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)庫鏈接的功能，同時，檢測數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)，負責(zé)檢測數(shù)據(jù)的橫向鏈接方式，為系統(tǒng)測試人員通過科學(xué)的技術(shù)支持，幫助計算機程序人員快速將分散的檢測結(jié)果集成為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫。綜上所述，現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)支持下，全面優(yōu)化了神經(jīng)行為測試系統(tǒng)應(yīng)答模式，基于計算機技術(shù)不斷發(fā)展下，新型應(yīng)答模式操作更加便捷，貼近紙-筆測試，保證被試群體順利通過測試。
參考文獻
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作者：陳永海 單位：北海職業(yè)學(xué)院
