книги из ГПНТБ / Митькин А.А. Электроокулография в инженерно-психологических исследованиях

включающая элементы 073, 092, 039, 022, 17, 19, 960, 660,—

линия охлажденного («мятого») пара; контур, объединяю­ щий элементы 08, 07, 21, 28, 39,— линии холодной воды, с помощью которых в редукционно-охладительных установ­ ках (РОУ), которые на мнемосхеме представлены в виде клиньев, происходит охлаждение пара 2. Движение пара направлено слева направо.

Элементы, расположенные на мнемосхеме, имеют сле­ дующее функциональное значение:

073, 092— индикаторы давления; 039, 022— индикаторы температуры; 960, 660— индикаторы расхода;

17, 19— задвижки на линиях охлажденного пара; 13, 18 — задвижки на линиях острого пара; 08, 07, 21— задвижкп на линии охлаждающей воды;

06, 20— задвижки, с помощью которых осуществляется дренаж и сброс пара в атмосферу;

41, 43, 28, 39— регулирующие клапаны.

Каждая задвижка может быть в одном из двух край­ них положений — открытом или закрытом, о чем свиде­ тельствует дополнительная индикация (зеленая полоска вдоль линии или красная — поперек линии).

Сигнальные элементы (индикаторы давления, темпе­ ратуры и расхода) загораются в тех случаях, когда воз­ никает отклонение этих параметров от заданной величи­ ны. Задача оператора заключается в том, чтобы при по­ явлении такого сигнала быстро и точно оценить общую ситуацию и, оперируя соответствующими задвижками н клапанами, устранить возникшее отклонение.

Перед началом настоящего исследования уже имелись данные о сравнительной эффективности обоих вариантов компоновки мнемосхемы. Экспериментальное сравнение, проведенное с помощью «гибкой мнемосхемы», показало, что вариант Б имеет значительные преимущества перед вариантом А: количество ошибок, допущенных испытуе­ мыми при работе с вариантом Б, оказалось в четыре раза меньше по сравнению с вариантом А, а среднее время решения задач (на заключительной стадии эксперимен­ та) — в 2,5 раза меньше. Однако, ограничившись реги­ страцией времени решения задач и количества ошибок,

2 На мнемосхемах, использованных в эксперименте, каждая нз указанных линий была закодирована соответствующим цветом.

не представлялось возможным выявить те конкретные различия деятельности испытуемого-опсратора, которыми обусловлена разница в конечных результатах в одном и другом случаях. Мы полагали, что использование в на­ шем исследовании электроокулографпческой регистрации движении глаз пспытуемого-оиератора может уточнить закономерности работы оператора с мнемосхемой.

При выборе методического подхода мы опирались на уже полученные другими исследователями результаты (Гиппенрейтер, 1964; Пушкин, 1965), которые подтвер­ дили эффективность окулографической методики для случаев, когда требуется установить пространственновременную последовательность восприятия элементов объ­ екта и логику оперативного мышления оператора-иаблю- дателя. Предполагалось, что опыт окулографического анализа уже проверенных вариантов компоновки мнемо­ схемы поможет найти адекватный подход (основанный на той же методике) к дальнейшему сравнительному ана­ лизу различных композиционных решений мнемосхем. Здесь еще раз уместно напомнить, что электроокулография, более чем какая-либо иная методика регистрации движений глаз, дает возможность приблизить моделируе­ мую экспериментальную ситуацию к реальным условиям работы оператора с информационной моделью объекта.

Экспериментальные модели мнемосхем (соответствую­ щие компоновочным вариантам, представленным на рис. 22) были изготовлены на основе конструкции «гиб­ кой мнемосхемы». Основу «гибкой мнемосхемы» состав­ ляет металлическая (вертикально установленная) рама размером 150 X 150 см с набором горизонтальных реек, которые могут перемещаться в боковых пазах. Сигналь­ ные элементы мнемосхемы зажимаются между рейками; перемещая элементы вдоль реек и меняя высоту реек, можно установить каждый элемент в любой точке верти­ кальной плоскости. Линии мнемосхемы наносились на лист ватмана, который укреплялся на передней стороне рамы (обращенной к испытуемому); лицевые части сиг­ нальных элементов вставлялись в соответствующие про­ рези. Индикаторные лампочки сигнальных элементов включались помощником экспериментатора со специаль­ ного пульта в соответствии с программой эксперимента.

Мнемосхема размещалась на расстоянии одного метна от глаз испытуемого таким образом, чтобы ее центр со­

112

впадал с осью зрения. Угловые размеры мнемосхемы со­ ставляли по горизонтали 60° и по вертикали 34°. Мнемо­ схема равномерно освещалась направленным светом; вы­ бранный нами уровень освещенности в 40 л обеспечивал достаточно четкое восприятие как графических деталей, так и светящихся элементов.

Испытуемым предлагалось 8 задач: две группы раз­ личной сложности по четыре в каждой группе. В задачах первой группы (меньшей сложности) испытуемый должен был, имитируя восстановление нарушенного процесса,

были отказаться от ручного переключения тумблеров ис­ пытуемыми и перейти па словесные ответы испытуемых. В этой связи мы отказались от применения подбородника для фиксации головы, так как это затрудняло речевые ответы, а использовали специально сконструированное кресло.

В соответствии с инструкцией испытуемый должен был, восприняв сигнал отклонения одного пз параметров, оце­ нить ситуацию, быстро и точно найти способ устранения отклонения и сразу же сообщить вслух о принятом им решении (открыть или закрыть задвижки, обозначенные соответствующими номерамп).

В ходе эксперимента проводилась фоторегпстрация окулограмм с экрана ВЭКСа. Одновременно на основе ви­ зуального наблюдения за экраном велась подробная про­ токольная запись, которая в дальнейшем значительно облегчала расшифровку окулограмм (при визуальном на­ блюдении хорошо видна последовательность движений, которую не всегда легко точио установить по записи векторокулограмм). Для облегчения расшифровки фотозапи­ сей испытуемому перед каждым опытом предлагалось вы­ полнить две маркировочные обводки — по основным ли­ ниям и элементам мнемосхемы. Перед предъявлением сигнала испытуемый фиксировал взглядом фиксационную точку в центре мнемосхемы.

Существенная методическая трудность заключалась в том, что для получения читаемых фотозаписей мы вы­ нуждены ограничиться пятисекуидиой дозировкой каж­ дого фотокадра и соответственно пятисекуидиой дозиров­ кой времени решеиия задач.

5 А. А. Митьшш

нормальным зрением. Учитывая, что в конечном итоге мы должны были сравнить специфику работы пснытуе- мых-онерадоров с двумя вариантами мнемосхемы, испы­ туемые были разбиты на две группы по три человека: одни начинали работать с вариантом А, затем переходили к варианту Б; другие — наоборот. Этим устранялось вли­ яние тренировки на средний результат. Работа с первым вариантом мнемосхемы проводилась в один эксперимен­ тальный день, со вторым вариантом — в другой. Чтобы уменьшить влияние приобретенного опыта, порядок задач при работе со вторым вариантом изменялся в пределах каждой группы задач (задачи в первом и во втором случае оставались одни и те же).

Пробные опыты, проведенные на двух испытуемых, показали, что ири сравнительной несложности предъяв­ ляемых задач навыки, необходимые для их быстрого и успешного решения, вырабатываются очень быстро, п от внимания экспериментатора может ускользнуть началь­ ная стадия «понимания» мнемосхемы. Поэтому в наших основных опытах мы прибегали к регистрации движении глаз, начиная с этапа общего ознакомления с мнемо­ схемой.

Предварительно испытуемому сообщались основные сведения: принцип работы управляемого объекта, значе­ ние линий мнемосхемы и отдельных элементов. Затем испытуемому сообщалось, что он должен будет выступить в роли оператора, обязанного своевременно устранить возникающие в объекте отклонения, и предлагалось бы­ стро ознакомиться с особенностями мнемосхемы, разо­ браться во взаимосвязях между основными линиями и элементами, мысленно представив возможные отклонения и пути их устранения. Затем экспериментатор отвечал на вопросы испытуемого и предлагал ему решить несколько наиболее простых тренировочных задач такого типа: «Какую задвижку надо открыть (или закрыть) при откло­ нении такого-то параметра?»

Лишь после этого испытуемый переходил ко второму (основному) этапу эксперимента, на котором он должен был решать 8 основных задач (двух категорий сложно­ сти, по 4 задачи каждой категории).

По завершении второго этапа был использован допол-

114

иптельный методический прием: испытуемому предлага­ лось решить три задачи (из задач первой группы), не имея перед глазами мнемосхему, а опираясь лишь на ее представление. Для этого в одних случаях испытуемому предлагалось закрыть глаза, в других — задача решалась при открытых глазах, по в полной темноте.

При решении двух первых задач испытуемому разре­ шалось предварительно ознакомиться с ситуацией, на­

отклонении. При решении третьей задачи (эта задача бы­ ла решена ие всеми испытуемыми) испытуемый должен был представить мыслеипо (ие видя мнемосхему) ситуа­ цию, опираясь иа дважды продиктованные эксперимен­ татором данные о положении задвижек.

Этот дополнительный этап эксперимента был преду­ смотрен в следующих целях: а) попытаться определить основную специфику работы испытуемого-оператора с представляемой мнемосхемой (в отличие от работы с ре­ ально воспринимаемой мнемосхемой); б) сопоставляя по­ лученные иа этом этапе дапные по двум сравниваемым вариантам мнемосхемы, попытаться найти дополпптельпые методические пути объективной оценки различных компоновок мнемосхем. Мы исходили при этом также из предположения, что в услових практической работы с мне­ мосхемой возможны такие ситуации, когда квалифициро­ ванный (т. е. имеющий прочно закрепившиеся навыки ра­ боты) оператор частично заменяет работу с воспринимае­ мой мнемосхемой (или ее фрагментом) работой с пред­ ставляемой мнемосхемой.

Таким образом проведенный нами эксперимент под­ разделяется иа три этапа: 1) ознакомление с мнемосхе­ мой; 2) решение задач в условиях восприятия мнемосхе­ мы; 3) решение задач в условиях представления мнемо­ схемы. На каждом этапе движения глаз испытуемогооператора регистрировались начиная с момента подачи сигнала об отклонении (точнее — команды «внимание») и кончая словесным ответом испытуемого о необходимых действиях. Обработка полученных в виде кадров фото­ пленки векторэлектроокулографпческпх записей осущест­ влялась следующим образом: с помощью фотоувеличите­ ля маршруты обзора, зарегистрированные на каждом

5* 115

кадре, переносились (вычерчивались от руки) на листы бумаги. При таком же увеличении на листы кальки (со­ впадающие по формату с листами бумаги) переносились маркировочные обводки. Затем кальки с маркировочны­ ми обводками последовательно накладывались па каждую запись, что дало возможность увязать полученные векторограммы с определенными линиями и элементами мне­ мосхемы. В некоторых случаях для уточнения простран­ ственно-временной последовательности обзора приходи­ лось обращаться к протокольным записям.

Наряду с общим качественным анализом записей — рассмотрением специфики построения зрительных марш­ рутов в разных условиях (иа разных этапах работы, при различных вариантах мнемосхемы) — был проведен коли­ чественный анализ по двум параметрам: количеству точек фиксации (пли «шагов») иа каждом «анализируемом отрезке» эксперимента и соотношению воспринятой ис­ пытуемым релевантной и пррелеваптпой информации. Мо­ мент получения релевантной информации испытуемым определялся памп при фиксации взгляда иа элементах, логически включенных в процесс решения дайной задачи; момент получения нррелеваитиой информации — при фик­ сации элемептов, не участвующих в решении данной за­ дачи.

Анализируя результаты исследования, мы ставили пе­ ред собой следующие основные цели:

— выявить общую стратегию и тактику построения маршрутов обзора мнемосхемы в условиях решения пспы- туемым-оператором конкретных задач управления объ­ ектом;

—проследить динамику изменений в зрительной дея­ тельности пспытуемого-оператора (в ее моторной стороне) по мере усовершенствования навыков работы с мнемо­ схемой;

—попытаться установить корреляцию между методи­

кой глаз оператора и последовательностью выполняемых им логических операций (процессами оперативного мыш­ ления) ;

— выявить внутренние механизмы, которыми обуслов­ лены в одних случаях быстрые и точные действия опера­ тора, в других — замедленные и ошибочные; тем самым подойти к выделению «этиологии» ошибочных действий в условиях работы с мнемосхемой;

« 6

— провести сравнительный анализ двух сопоставляе­ мых вариантов мнемосхемы по всем перечисленным выше пунктам, выявив сравнительные достоинства этих вариан­ тов и их «слабые места»;

—сопоставить результаты окулографического анализа

срезультатами раиее проведенной экспериментальной проверки тех же вариантов мнемосхемы, уточнить воз­ можности окулографии в качестве адекватной методики

для объективной оценки достоинств и недостатков ком­ поновочных решений мнемосхем.

мого-оператора в условиях работы с мнемосхемой очень экономны3. Мы убедились, что испытуемый-оператор пос­ ле первого знакомства с мнемосхемой (или первого опыта решения задач) вырабатывает определенную логическую систему оценки ситуации и вытекающих из этой оценки действий. Движения глаз по мере работы с объектом очень быстро редуцируются: из всей ситуации выделяются опор­ ные точки, имеющие сигнальное значение.

Основное содержание деятельности оператора заклю­ чается, по-видимому, в цепи логических умозаключений, а не в беспорядочном зрительном поиске. Большая на­ грузка при этом ложится па оперативную память и опера­ тивное мышление.

В работе с мнемосхемой певозможпо провести тради­ ционное формальное деление функций оператора на по­ следовательные ступени: прием информации — ее перера­ ботка — принятие решения. В даииом случае все три ступени теснейшим образом переплетены на любом шаге решения конкретной задачи, а весь процесс решения задачи расчленен на последовательные звенья, каждое из которых содержит в себе все три указанных этапа. Ана­ лиз окулограмм показал, что первая точка фиксации бы­ вает, как правило, привязана к загорающемуся сигналь­ ному элементу (сигналу отклонения). Но этот глазной скачок является, видимо, первым и последнем «бездум­ ным шагом», выполняемым на уровне ориентировочного

3 К аналогичному выводу пришла Завалишина (1964), регистриро­ вавшая движения глаз испытуемого в ходе решения пространст­ венных задач типа игры в «пятнадцать».

117

рефлекса. Все дальнейшие шаги (последовательные фик­ сации элементов мнемосхемы) подпилены логике взаимо­ связи между элементами и требуют участия оперативной памяти и оперативного мышления. От быстроты и точно­ сти логических операций, выполняемых оператором на каждом таком шаге, зависит в конечном счете успеш­ ность его работы. В зависимости от того, насколько общая структура мнемосхемы, символика связей между элемен­ тами и мнемоника отдельных элементов облегчают опера­ тору последовательность шагов, можно судить об эффек­ тивности данной мнемосхемы.

Общин анализ окулограмм показал, что по мере совер­ шенствования навыков работы с мнемосхемой происходит очень быстрая редукция движений глаз. От беспорядочно­ го (пли малоупорядочеппого) зрительного поиска, сопро­ вождаемого большим количеством излишних, бесполезных

щих чертах динамика изменений моторики глаз оператора по мере выработки навыка работы с мнемосхемой. По всей вероятности, процесс совершенствования моторпкп глаз в ходе выполнения конкретной зрительной деятельности подчинен общим закономерностям координации движений. Принцип Бернштейна (1966), согласно которому коорди­ нация движений возникает в результате ограничения степеней свободы кинематических цепей человеческого тела, сохраняет силу и в данном случае.

Конечно, было бы явным упрощенчеством пытаться свести выработку навыка в пашем копкрстном случае лпшь к координации моторики глаз. Дело обстоит значи­ тельно сложнее: на разных этапах работы существенные изменения претерпевает формирующийся у оператора образ мнемосхемы как воплощение определенных логиче­ ских п функциональных связей (Ошанин, 1972). Однако и в этом аспекте принцип Бернштейна остается спра­ ведливым дли закономерностей восприятия. Зинченко в этой связи ппшет: «Несомненно, есть нечто общее между задачей построения образа н задачей построения движе­ ния. При построении движений происходит преодоление избыточных степеней свободы кинематических цепей че­ ловеческого тела (Н. А. Бершптейи). При построении образа происходит преодоление избыточных и пеадекват-

118

пых вариантов отображения одного и того же объекта» 4. Разумеется, в наших условиях речь идет именно о та­ ком преодолении избыточных и неадекватных вариантов отображения, объекта. Движение же глаз является только показателем динамики изменении образа объекта, с кото­ рым работает оператор, и последовательности выполняе­

мых нм логических операций.

Рассмотрим более детально специфику моторики глаз оператора (п скрывающейся за ней деятельности) па каж­ дом исследованном нами зтапе работы с мнемосхемой.

Первый этап: ознакомление с мнемосхемой. Анализ характера обзора при ознакомлении вскрыл существенные различия, обусловленные как индивидуальными механиз­ мами восприятия, так и особенностями вариантов А и Б мнемосхемы. Сопоставление стратегии зрительной дея­ тельности па первом этапе с эффективностью работы иа втором этапе (решение задач) говорит о наличии корре­ ляции между тем гг другим. Необходимым условием ус­ пешного решения задач является понимание испытуемым функционального значений лиши! и элементов мнемосхе­ мы, а также принципов взаимодействия ее основных кон­ туров. Моторика глаз иа стадии ознакомления показывает, имеет ли место такое понимание или осмотр хаотнчеи и строится по случайному, произвольно выбранному испы­ туемым плану.

В качестве признаков, указывающих на такого рода понимание, могут быть выделены следующие: а) просле­ живание основных контуров с фиксацией элементов, с по­ мощью которых осуществляется регулирование; б) после­ довательная (во времени) фиксация взглядом элементов, взаимосвязанных по принципу «причина — следствие» (например, регулирующая задвижка иа линии охлаждаю­ щей воды и индикатор температуры па линии пара). К при­ знакам непонимания могут быть отнесены: а) последо­ вательное рассматривание мнемосхемы по частям (левая — правая; верх — низ и т. п.); б) последовательный перебор элементов по признаку пространственного расположения; в) хаотический перебор элементов вне всякой зависимо­ сти от функциональных связей между ними.

Иногда иа этапе ознакомления «стратегия непонима­ ния» быстро и «внезапно» (внешне) сменялась «стратеги­

4 «Вопросы психологии», 1967, № 1, стр. 5.

119

ей понимания». Если же до конца стадии ознакомления испытуемый оставался вереи первой стратегии, то (не­ смотря на заявление, что ему «все ясно») первая задача либо вовсе не решалась (ошибочные ответы), либо реша­ лась с большими затратами времени и лишь после наво­ дящих замечаний экспериментатора.

Сопоставление специфики маршрутов обзора двух сравниваемых вариантов мнемосхем показало следующее: при ознакомлении с вариантом Б построение движений глаз в целом носит значительно более упорядоченный характер (по сравнению с вариантом А ): маршруты в большей мере привязаны к основным контурам; чаще имеют место последовательные фиксации функционально связанных элементов (иными словами, чаще и в большей степени проявляется «стратегия понимания»).

Таким образом, уже па основе окулограмм, записан­ ных на этапе ознакомления, могут быть сделаны предва­ рительные заключения в двух направлениях: 1) оценка индивидуальной «готовности» к работе с данной мнемо­ схемой; 2) оценка вариантов мнемосхемы (пли оценки одного варианта) — того, насколько данная мнемосхема выполняет свое основное назначение: целенаправленную организацию деятельности оператора па стадии информа­ ционного поиска.

Второй этап. Решение задач в условиях восприятия мнемосхемы. При оценке действий испытуемого иа этом этапе мы исходили из того, что каждая задача имеет впол­ не определенный и единственный путь решения, зафикси­ рованный в алгоритме. Для успешного решения задачи испытуемый должен получить сведения о состоянии эле­ ментов, включенных в ситуацию данной задачи (принять релевантную информацию); количество такой информации ограничено и обусловлено спецификой каждой задачи. Все иные сведения ие являются необходимыми для реше­ ния задачи и могут рассматриваться как иррелеваитиая информация.

На основе анализа окулограмм мы условно выделили три стадии выработки навыка «чтения» мнемосхемы в хо­ де решения задач («границы» этих стадий различны у раз­ ных испытуемых).

Для первой стадии (рис. 23) характерен активный и малоупорядоченпый поиск, говорящий о недостаточном. ■понимании ситуации и о том, что испытуемый еще не спо-

120