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

взглядом входные задвижки па линии пара — ответ оши­ бочен).

Вторая стадия начинается с момента, когда испытуе­ мый осознает структуру ситуаций и логику задач. Коли­ чество поисковых движений (шагов решения задачн) при этом резко сокращается-, они становятся упорядоченными и целенаправленными, подчиненными определенному ло­ гическому плану (например: от индикатора температу­ ры — к задвижке на соответствующей линии охлаждаю­ щей воды). Однако на этой стадии еще не исключен прием некоторого количества избыточной информации. Сохраня­ ются в небольшом количестве ошибочные ответы или ответы, задержанные во времени. Анализ окулограмм, полученных па этой стадии, представляет особый интерес, так как он позволяет обнаружить наиболее «навязчивые» пути поступления избыточной информации и выявить папболее стойкие (а следовательно, наиболее типичные) ошибки.

Расшифровка окулограмм по описанной выше методике показала, какими элементами5 оперировал испытуемый при решении каждой задачи. По мере выработки навыка количество элементов быстро сокращалось. Этот процесс

вцелом подчиняется следующей закономерности.

Впервую очередь исключались элементы, не имеющие логического отношения к , шпой ситуации и но связан­ ные визуально линиями мнемосхемы с функционирующи­ ми элементами (т. е. элементы,'пространственно удален­ ные и формально — по структуре мнемосхемы — оторван­ ные от того контура, с которым в основном оперировал испытуемый).

Во вторую очередь выпадают элементы, не включен­ ные логически в ситуацию задачи, но связанные внешне, визуально с функционирующими элементами (простраи-

5 Разумеется, величина оперативного поля зрения существенно влияет на построение маршрута обзора. В условиях нашего эк­ сперимента для четкого восприятия регулирующих элементов требовалась их фиксация центральным зреилем; кроме того, для сообщения о своих действиях испытуемый должен был считывать цифровые обозначения элементов (что также требует фиксации центральным зрением). На основании этих условий (а также характера движении глаз испытуемых) мы склонны считать, что на том уровне выработка навыка чтения мнемосхемы, который имелся у наших испытуемых, одна точка фиксации соотиетст ■ вует одному воспринимаемому элементу.

122

ственно близкие, объединенные общей линией мнемо­ схемы) .

Дольше всего (до конца второй стадии) сохраняются элементы, связанные с функционирующими элементами стойкими «побочными» связями; такие связи не имеют значения для дайной конкретной задачи, по, подчиняясь общей логике мнемосхемы, могут прочно закрепиться в па­ мяти при предварительном ознакомлении со схемой. В дальнейшем прослеживание этой связи — произвольное или непроизвольное — мешает и приводит к потере вре­ мени.

Специфику такого рода связей проще всего раскрыть на следующих примерах.

1. После предъявления сигнала о повышении темпе­ ратуры (039) испытуемый фиксирует взглядом сигналь­ ный элемент, а затем сразу смотрит на аналогичный ин­ дикатор температуры (022) на второй иараллельпой ли­ нии. Такое типично ассоциативное действие излишне, так как инструкцией было исключено одновременное появле­ ние двух сигналов; кроме того, возникновение светового сигнала хорошо воспринимается периферическим зре­ нием.

2. При этом же сигнале (039) испытуемый открывает

рой стадии, может служить «просмотр» задвижки 08 (ре­

для варианта А, но сохраняется также в варианте Б. Окулограммы показывают, что задвижка 08 оказывается в «затененном» положении и часто выпадает из маршрута обзора. Напрашивается вывод о необходимости более чет­ кого выделения этой задвижки и наглядного показа под­ чиненного (по отношению к задвижке 08) положения задвижек 07 и 21.

На третьей стадии решения задач должны исключать­ ся ошибочные действия и прием иррелевантной информа­ ции. Маршрут обзора строится по кратчайшему пути и включает только необходимые для решения данной зада­ чи элементы; количество «шагов», совершаемых глазом,

123

сокращается до минимума и становится аналогичным «ша­ гам», предусмотренным алгоритмом решения задачи.

В наших экспериментах испытуемые, по-вндимому, до­ шли до границы второй и третьей стадии: только отдель­ ные испытуемые в отдельных задачах ограничились необ­ ходимым минимумом «шагов». Поэтому наше заключение о специфике третьей стадии строится лишь на основе эк­ страполяции.

Предполагается также возмояшость существования четвертой стадии, на которой количество шагов становит­ ся меньше количества элементов, включенных в решение задачи. Такая стадия возможна за счет дальнейшего со­ вершенствования навыка, укрупнения оперативных еди­ ниц восприятия, выделения качественно новых «суммар­ ных» признаков объекта, активизации периферического зрения и расширения оперативного поля зрения. Большой интерес в этом плане представляет последовательная за­ пись движений глаз оператора, начиная с первого знаком­ ства с мнемосхемой и кончая самым высоким уровнем вы­ работки навыка. Не менее интересен детальный окулографпческий анализ зрительной деятельности операторов высшей квалификации, достигших показателей, недоступ­ ных менее тренированным операторам.

Динамика изменения количества фиксаций (числа ша­ гов) в ходе решения задач заключается в быстрой редук­ ции числа шагов ири переходе к каждой последующей за­ даче. График изменения числа шагов (рис. 24) показыва­

уровень кривой, соответствующей варианту А (т. е. число шагов при работе с вариантом Б меньше но сравнению с вариантом А ). Резкое увеличение количества фиксаций ири переходе от 4-й к 5-й задаче соответствует переходу к зада­ чам второй группы сложности. Качественный анализ окулограмм показал, что при работе с вариантом Б быстрее и увереннее исключаются связи, свойственные первой стадии работы, т. е. быстрее осуществляется переход от первой стадии ко второй.

Для варианта Б характерна значительно большая упо­ рядоченность движений глаз испытуемых в ходе решения задач.

Движения более экономны, более четко привязаны к контурам и в то же время свидетельствуют о более чет-

124

Рис. 24. Динамика изменения количества фиксаций (числа шагов) при решении задач в условиях работы с двумя ва­ риантами мнемосхемы. Сплош­ ная линия -г- вариант А; пунк­

тирная линия — вариант 13

кой дифференцировке различных по функции контуров. Прн работе с вариантом А, напротив, больше проявляется хаотичность движений, отрывы от контура, «перескоки» с контура на контур (не подчиненные функциональным связям). Эти различия отражают сравнительную степень упорядоченности и организации самих мнемосхем, внося­ щих различную организацию в построение маршрутов обзора.

Вариант Б имеет значительно большую структурную целостность, законченность и логичность по сравнению с вариантом А. В варианте Б устранены следующие прису­ щие варианту А недостатки: графическая монотонность контуров, затрудняющая их дифференцпровку; дробность и запутанность мнемосхемы (разрывы и пересечения ли­ ний) ; неупорядоченное расположение регулирующих эле­ ментов; асимметричное положение общей задвижки 08; направленность «клиновидных» РОУ (ассоциирующихся со стрелками) навстречу движению пара. Устранение этих недостатков и приводит к лучшей организации мар­ шрутов обзора и более легкому пониманию логики по­ строения мнемосхемы.

Большинство испытуемых в своих словеспых отчетах (по окончании экспериментов) отметили, что с вариан­ том Б «работать легче», что «он лучше запоминается»,

125

«более упорядочен» и т. п .и В то же время проведенные эксперименты убедили нас в том, что работа с вариантом Б (так же, как с вариантом А) доставляет испытуемым ряд затруднении, которые могли бы быть устранены (или по крайней мере уменьшены).

В этой связи следует подчеркнуть ту «специфическую нагрузку», которую несет любая мнемосхема. Всякая мне­ мосхема «многофункциональна»: та информация, кото­ рую она содержит, относится к целой совокупности задач, отличающихся друг от друга. Для решения каждой част­ ной задачи полезной и необходимой оказывается только часть предъявляемой информации, отображаемая отиося-

щпмпся к данной задаче элементами информационной мо­ дели. Активное выделение и преобразование этих элемен­ тов и составляет задачу информационного поиска.

Основная сложность работы с мнемосхемой заключает­ ся в том, что один и те же элементы в разных ситуациях оказываются включенными в различные функциональные связи. Правильно выделить относящиеся к данной ситуа­ ции связи н отдифференцировать их от всех остальных связен — вот основная принципиальная задача, которую постоянно решает оператор, работающий с мнемосхемой. Поэтому в структуре мнемосхемы и в исполнении ее от­ дельных элементов должны быть обязательно предусмот­ рены те признаки сходства и различия (Коссов, 1971), которые могут помочь оператору быстро и точно переклю­ чаться с одних функциональных связей на другие (не надо при этом забывать, что как бы велико пн было чис­ ло таких связен, опп всегда ограничены п могут быть выражены системой алгоритмов). Такая дифференцирован­ ная ориентировка может быть облегчена с помощью хоро­ шо известных в инженерной психологии средств: кодиро­ ванием цветом, формой, пространственной близостью взаи­ мосвязанных элементов, дополнительной сигнализацией и т. п. Все этн средства должны помочь оператору перехо­ дить от наглядных, объясняющих (основанных на техно­ логической схеме) связей к оперативным связям.

Прн оценке сравниваемых нами вариантов мнемосхе­ мы с вышеизложенных позиций надо отметить, что вари-

е Из шести испытуемых четыре отдали предпочтение варианту Б, один - варианту А и один не нашел между ними различия (в отношении легкости решения задач).

126

аиту Б (в такой же мере, как п варианту А) присущи следующие основные недостатки: а) слабо выражена диф­ ференцирован между сигнальными элементами, иа кото­ рые направлено действие оператора (две градацпп разме­ ра п цифровые обозначения); б) никак не соотнесены (каким-либо объединяющим кодом) сигнальные элементы п соответствующие им регулирующие элементы (по прин­ ципу «стимул—реакция» — например, индикатор темпе­ ратуры и задвижки в системе охлаждения); в) цифровой алфавит, выбранный для обозначения элементов, никак не помогает (в условиях данного фрагмента мнемосхемы) установлению функциональных связей п по подчинен ка­ кой-либо логике, облегчающей запоминание элементов п пх пространственного положения; г) элементы, объеди­ ненные основной функциональной связью, оказываются ппогда пространственно очень удаленными друг от друга (например, индикатор температуры и задвижки в системе охлаждения).

Все эти недостатки существенно затрудняют переход от второй стадии выработки навыка к третьей.

Следует отметить, что мнемосхемы, построенные по принципу объясняющей наглядности (а к таковым отно­ сятся оба рассматриваемых варианта), рассчитаны обычно на восприятие «начинающего» оператора н, вероятно, хо­ рошо выполняют свою обучающую роль. Однако на высо­ ких уровнях выработки навыка оператор отрывается от наглядных контуров мнемосхемы, устанавливает для себя новые (очень сокращенные) связи, переходит ко г.се более укрупненным оперативным единицам н фактически начи­ нает оперпровать качественно иным образом перегруппи­ рованной мнемосхемой (начало этого процесса мы наблю­ дали в наших экспериментах). Выяснить, в какой мере в этих случаях наглядность, обучающий характер и детали­ ровка мнемосхемы помогают (или мешают?) успешной деятельности оператора — задача дальнейших подробных последований.

Построение математических моделей деятельности опе­ раторов, выполняющих различные конкретные задачи, — одна нз сложнейших н важнейших проблем, стоящих пе­ ред инженерной психологией. Детальный окулографический анализ может послужить реальной основой для по­ строения математической модели информационного поис­ ка, проводимого оператором с помощью мнемосхемы.

127

В качество основных показателен такого поиска выступают его временные характеристики. В настоящее время уже имеется опыт использования окулографнческого анализа (определения числа фиксаций) для оценки временных ха­ рактеристик деятельности оператора при зрительном поиске.

Например, Березкиным (1966) предложена формула, позволяющая определить время поиска в условиях ин­ формационного поля с буквенно-цифровыми элементами 7. Экспериментальная проверка показала перспективность такого методического подхода. Однако эта формула имеет весьма ограниченную сферу приложения и, конечно, по мо­ жет быть применена для условий информационного поис­ ка по мпсмосхеме ввиду принципиального отличия такого поиска (организованного самой мнемосхемой) от хаотич­ ного (осуществляемого путем перебора элементов в слу­ чайном порядке) поиска при работе с таблицей.

Ограниченный объем полученного памп эксперимен­ тального материала не дает достаточных осиоваптгй для математической формализации. Тем но менее уже на дан­ ном этапе можно говорить о принципиальной ценности окулографпческого анализа для возможного построения математической модели информационного поиска, осуще­ ствляемого по мнемосхеме. Дальнейшие исследования, ве­ роятно, дадут возможность установить точные временные параметры всех шагов такого поиска (с необходимой дпфференцпровкой, обусловленной различием в сложности мнемосхем п решаемых задач) п подойти к математиче­ ской формализации эмпирически получепиых данных. А это в свою очередь даст возможность получить своего рода «нормы» затрат времени на информационный попск. Отсюда — возможный путь к обоснованной оценке уровня выработанного навыка, а также — к отбору и классифика­ ции операторов.

Третий этап. Решение задач в условиях представления мнемосхемы. Этот заключительный этап эксперимента преследовал две цели: получить дополнительные сведения о специфике каждого из сравниваемых вариантов мнемо-

ции. Поиск продолжается до нахождения первого элемента М.

Щ

схемы и попытаться определить роль представляемого об­ раза мнемосхемы в деятельности оператора.

Рассмотрим результаты, полученные на этом этапе. Анализ окулограмм показал, что при работе с представля­ емой мнемосхемой движения глаз сильно редуцированы. Амплитуда глазных скачков сильно сокращена по срав­

(в том диапазоне, в котором возможна их электроокулографическая регистрация) — это в основном те случаи, ког­ да задача решается быстро п не вызывает никаких затруд­ нений. Видимо, «центр тяжести» переносится при этом на логические умозаключения.

Если решение задачи сопряжено с какими-либо за­ труднениями, появляются движения глаз малой амплиту­ ды; направление глазных скачков и общий характер про­ странственного построения движений соответствуют обыч­ но маршруту обзора воспринимаемой мнемосхемы (в тех случаях, когда находится верное решение задачи). Чем совершеннее навык работы с мнемосхемой, тем меньше испытуемый прибегает к сопровождаемому движениями глаз «обзору» представляемой мнемосхемы. Однако в этом отношении наметились значительные типологические раз­ личия между испытуемыми: у одних моторика глаз оказалась выраженной значительно .явственнее, чем у других.

Прп возникновешш затруднений у всех испытуемых иногда имели место мигательные движения.

Сопоставление вариантов А и Б мнемосхемы показало, что решение задач по представляемой мнемосхеме успеш­ нее при варианте Б (меньше нерешенных задач, реже за­ труднения, короче время решения). Если испытуемый прибегал к развернутому «обзору» представляемой мнемо­ схемы, то при варианте Б движения глаз выглядят более упорядоченными, а число шагов меньше. Это говорит, ви­ димо, о лучшем сохранении образа и его большей струк­ турности.

Таким образом, мы можем заключить, что третий этап эксперимента дал нам некоторые дополнительные сведе­ ния, касающиеся как особенностей работы с представляе­ мой мнемосхемой, так и сравнительной ценности сопостав­ ляемых вариантов. Мы полагаем, что работа с пред-

129

ставляемоп мнемосхемой может быть использована в ка­ честве дополнительного теста для проверки функциональ­ ных качеств мнемосхемы, а также (при пион целевой направленности) для определения уровня выработанного у оператора навыка работы (на дайной мнемосхеме).

Подводя итоги данного исследования, укажем следую­ щие основные выводы.

1. Информационный поиск в условиях работы с мне­ мосхемой (на стадии выработанного навыка) представля­ ет собой строго упорядоченный и целенаправленный процесс. Совершаемые при этом поисковые движения глаз строятся по оптимальным (наиболее коротким) маршру­ там.

2. В процессе совершенствования навыка работы с мнемосхемой происходит очень быстрая редукцня движе­ ний глаз. Дпнампка редукции подчинена общей законо­ мерности: от хаотических, избыточных — к строго упо­ рядоченным, целенаправленным п экономным движе­

жения формально привязаны к контурам мнемосхемы, со­ храняется избыточность пнформацпп п растянутое время поиска;

в) оптимально упорядоченный поиск — испытуемыйоператор «отрывается» от контуров мнемосхемы и уста­ навливает для себя новые оперативные связи, соот­ ветствующие специфике решаемых задач; получаемая ин­ формация строго релевантна, время решения задач при­ ближается к минимуму.

3. Эффективность мнемосхемы зависит не только от того, насколько она объясняет логику взаимосвязи эле­ ментов управляемого объекта, но п от того, насколько она облегчает оператору установление функциональных опе­ ративных связей, необходимых для быстрого решения конкретных задач управления. Средствами, облегчающи­ ми такие связи, могут служить: функциональное кодиро­ вание элементов (цветом, формой, размером, символикой); их рациональное пространственное размещение (ирост-

130