Влияние совместимости перцептивного и моторного полей на формировании инструментальных пространственных действий

Научно-технический прогресс на современном этапе развития общества вызывает существенные изменения трудовой деятельности человека, касающиеся содержания труда, видов и структуры профессий. Автоматизация производства, развитие робототехники, космонавтики требует синтеза в деятельности человека многих трудовых функций, а также изменения соотношения между элементами физической и умственной деятельности в сторону увеличения доли умственного труда, В новых массовых профессиях решающую роль начинают играть способности к творческой, умственной деятельности. Однако существенным компонентом операторского труда остается исполнительная деятельность. Автоматизация производства, уменьшив затраты физического труда, изменила характер исполнительной деятельности, значительно усложнив ее, особенно при управлении движущимися объектами. Но и не требующие больших усилии действия по управлению системой становятся сложными для человека, поскольку нередко требуют от него не только высокой скорости и точности, но и умения действовать в необычных условиях, в частности, в условиях полной или частичной, несовместимости перцептивного и моторного пространства.

Возрастающая сложность исполнительной деятельности находит отражение и в проблеме совместимости перцептивного и моторного пространства. Разработка этой проблемы имеет важное значение для профессионального обучения, тренировки, адаптации к новым условиям и средствам труда (управление манипуляторами, роботами, дистанционное управление, космос). Поэтому исследование исполнительных действий, их структуры, характеристик в процессах формирования, развития их в условиях совместимости и несовместимости перцептивного и моторного полей приобретает все большее значение для решения практических задач организации обучения и трудовой деятельности, проектирования внешних и внутренних средств деятельности. Исследование влияния совместимости перцептивного и моторного полей на формирование инструментальных пространственных действий имеет и самостоятельное научное значение в области проблем развития произвольных действий, построения пространственного сенсомоторного действия, построения образа пространства и его регулирующей роли в выполнении движения.

Б настоящее время остро встающий вопрос о комплексном подходе к изучению трудовой деятельности, взаимодействия человека и техники, а также потребности практики диктуют задачи исследования и целостного описания структуры различных видов и форм трудовой деятельности, создания методов ее анализа, определения ее эффективности t 18, 58, 59, 60, 61, 62 I.

Эти задачи не могут быть решены без опоры на теорию и методологию современной психологической науки, разрабатывающей материалистическое учение о человеческой деятельности, ее развитии и структуре, формах и методах ее изучения. Благодаря разработанным в советской психологии принципам анализа деятельности и генетическим методам ее изучения достигнуты значительные успехи в анализе строения различных видов познавательной (перцептивной, мнемической, умственной) и исполнительной деятельности. Однако в связи с возникшими задачами проектирования новых видов трудовой деятельности необходимо дальнейшее развитие психологического анализа деятельности и методов ее изучения.

В этом направлении наиболее продуктивным представляется системный подход, позволяющий выработать новые средства анализа и описания сложных форм деятельности, что было показано в исследованиях строения познавательной деятельности методами микроструктурного анализа развитых форм познавательных действий (В.П.Зинченко I 55,56,57,63 I). Применение принципов и методов микроструктурного анализа для исследования исполнительных действий как в процессе их формирования, так и уже сложившихся их форм послужило развитию представлений о структуре целостного акта деятельности, в котором оказалось возможным вычленить когнитивные и исполнительные составляющие и построить функциональную модель сформировавшегося действия (Гордеева Н.Д., Девишвили В. М., Зинченко В. П. I 32 I, Зинченко В. П. .1 56 I). Определение функциональной структуры сложной исполнительной сенсомоторной деятельности оказалось возможным на основании исследования последовательности и закономерностей формирования составляющих ее функциональных блоков. Эти представления вносят определенный вклад в разработку ряда таких проблем, как проблема строения уже сформировавшихся форм исполнительной деятельности, проблема формирования образа пространства и его инвариантности к некоторому множеству исполнительных актов, проблема образа пространства как регулятора исполнительного действия, проблема построения сенсомоторного образа пространства (Гордеева Н.Д.,.

Зинченко В.П., Ребрик С. Б. Г 33 ]).

Применение методов микроструктурного анализа к изучению проблемы совместимости перцептивного и моторного пространства составило задачу данной работы. Чтобы выявить влияние совместимости перцептивного и моторного полей на формирование пространственных действий необходимо было сопоставить процессы формирования действий в условиях совместимости (норма) и несовместимости (инверсия), а также в условиях частичной совместимости (частичная инверсия). При этом анализировались функциональная структура пространственного действия, динамика развития отдельных ее составляющих компонентов, динамика соотношения этих компонентов, динамика пространственных составляющих действия и их соотношения в процессе формирования действия при длительной тренировке. Действия сопоставлялись и по влиянию перерыва в тренировке на формирование действия, его структуру, сохранность отработанных характеристик действия, их восстановление. Последовательное формирование действ: вий в условиях нормы и инверсии или инверсии и нормы позволяло выявить эффекты переноса и интерференции и сравнить эти действия по влиянию их друг на друга. В задачу исследования также входило получение минимального числа наиболее информативных признаков хода формирования действия и уровня его сфо-рмированности, которые могут быть использованы в качестве критериев оценки эффективности этого типа деятельности. Кроме того, предполагалось выявить возможности преодоления отрицательного влияния несовместимости перцептивного и моторного полей на исполнительные действия.

Применение методов микроструктурного анализа позволило получить новые данные о функциональной структуре нормального и инвертированного действия, об особенностях, этадах, показателях его формирования и совершенствования. Инвертированное действие имеет, в принципе, ту же функциональную структуру, что и действие в условиях совместимости перцептивного и моторного полей. Эту структуру образуют в качестве инфраструктур те же специальные функциональные системы или блоки функ- ' ций, реализующие когнитивные и исполнительные компоненты действия: латентную стадию, стадию реализации, стадию контроля и коррекций, ответственные за формирование образа предстоящего действия, построение программы движения, осуществление ее и контроль за результатом.

В условиях длительной тренировки как в норме, так и в инверсии наблюдается дальнейшее формирование и совершенствование действия, которое выражается в изменениях соотношения структурных компонентов между собой в целостной структуре действия. При этом различным стадиям действия свойственна собственная динамика изменений. Очень незначительно сокращается латентная стадия, стадия реализации уменьшается в 1,5 — 2 раза, стадия контроля и коррекций в 2 — 3 раза. Такая динамика различных стадий указывает на особую функциональную роль и вклад каждой из них в совершенствование целостного действия. В процессе тренировки изменяется ж. соотношение структурных компонентов целостного действия: доля латентной стадии увеличивается, а доля стадии контроля и коррекцийуменьшается, в то время как доля стадии реализации колеблется на некотором определенном уровне. Отношение когнитивных стадий к стадии реализации отражает показатель когнитивности, который по своим значениям стремится к единице от значений больших единицы, то есть вклад когнитивных компонентов уменьшается по мере тренировки и уравновешивается с вкладом исполнительных компонентов. Обобщенное представление о процессе формирования действия дает коэффициент оперативности, отражающий соотношение когнитивных и исполнительных стадий к времени выполнения действия. Коэффициент оперативности всегда возрастает от значений меньших единицы к значениям большим единицы, то есть способ осуществления действия продолжает совершенствоваться, но в основном за счет исполнительных компонентов действия.

Существенные изменения происходят и внутри каждой стадии, о чем свидетельствуют данные о соотношении пространственных составляющих действия X, У, Z. По мере тренировки их соотношение становится все более упорядоченным, а на определенном этапе четко выступает отставание составляющей Z по сравнению с X и У, которое постепенно уменьшается. В результате, осуществление действия происходит по пространственным составляющим все более упорядоченно с возрастающей тенденцией к си-мультанности, и действие постепенно становится пространствен-прос транс твенным.

Кроме общих черт формирования действия в условиях нормы и инверсии, выявлены и существенные различия. Инвертированное действие значительно медленнее совершенствуется. На одном и том же этапе тренировки инвертированное действие осуществляется за время на 150 — 300 мс большее, чем в норме, причем время это распределяется неравномерно по всем стадиям. И соотношение пространственных составляющих в инверсии отличается большим разбросом и большим запаздыванием по 2 • Б итоге, коэффициент оперативности, 'отражающий способ осуществления действия, в инверсии всегда ниже, чем в норме.

Влияние совместимости на формирование действия ярко выступило при последовательном формировании действий в условиях нормы и инверсии, при котором выступили эффекты интерференции и переноса" Интерференция проявляется в том, что один тип обучения тормозит достижения в другом типе обучения, а перенос проявляется в улучшении в одном типе обучения благодаря тренировке в другом типе обучения. На разных временных этапах формирования действия выявлены значительные эффекты переноса и интерференции по данным макро-, микрои микроструктурного анализа. Саше большие эффекты переноса получены, при переходе от условий инверсии к условиям нормы, а также к условиям частичной инверсии. При обратном переходе вначале выступают эффекты интерференции, а затем эффекты переноса. То есть освоеI ние инвертированного действия облегчает усвоение нормального действия, а также действия в условиях частичной инверсии, в то время как освоение нормального действия не оказывает существенного положительного влияния на усвоение инвертированного действия. Данные микрои микроструктурного анализа раскрывают борьбу позитивных и негативных последствий предшествующего обучения, определенный антагонизм между когнитивными и исполнительными компонент шли действия. В то время как по данным макроанализа выявляется только интерференция, по данным микроанализа и микроструктурного анализа выявляются и интерференция, и перенос по некоторым компонентам целостного действия. Постепенно эффекты интерференции исчезают, а эффекты переноса нарастают. Таким образом, явления интерференции и переноса наиболее четко раскрывают влияние совместимости перцептивного и моторного полей на формирование пространственных действий. Кроме того, полученные данные позволяют сделать вывод о явлениях переноса и интерференции сложных сенсомоторных актов, в которых переносу подвергаются в первую очередь исполнительные компоненты, а интерференции — когнитивные компо-. ненты действия.

Восстановление сформированного действия после перерыва в тренировке представляет собой процесс формирования действия в сокращенном виде, а в условиях инверсни период восстановления навыка сопоставим с периодом начальной тренировки навыка в условиях нормы. Восстановление навыка в условиях нормы требует 20% времени, затраченного на обучение, а в условиях инверсии — 40 $.

В осложненных условиях деятельности, в частности при попеременной работе то в норме, то в инверсии, различие между нормальным и инвертированным действиями сохраняется, и при этом оба действия испытывают взаимную интерференцию, т. е. характеристики всех функциональных компонентов действия ухудшаются.

Рассмотренные в работе теоретические и прикладные аспекты проблемы формирования и строения инструментальных пространственных действий в условиях совместимости и несовместимости перцептивного и моторного полей развиваются на основе методов микроструктурного анализа деятельности, что позволило описать процесс формирования и совершенствования действия через динамику блоков функций, составляющих его функциональную структуру. На основе сравнительного анализа динамики функциональной структуры действий, формируемых в различных условиях, открывается возможность решения практических задач управления процессом формирования и тренировки действия, переучивания, овладения новыми действиями. Результаты анализа функциональной структуры пространственных исполнительных действий могут использоваться при создании технических средств обучения, основанных на психологических формах обратной связи, при создании адаптивных тренажеров, при проектировании различных видов операторского труда, а также при профотборе. Но для реализации этих задач прежде всего требуются показатели эффективности исполнительной деятельности, причем имманентные самой деятельности, — именно такие показатели, интимно связанные с деятельностью, обеспечивают методы микроструктурного анализа.

— гз.

•Результаты исследования могут также использоваться для более рациональной организации профессионального обучения, тренировки, переучивания, адаптации к новой технике и новым условиям труда.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Основная цель, стоявшая перед настоящим исследованием, заключалась в том, чтобы показать влияние совместимости и различных форм несовместимости перцептивного и моторного полей на формирование, совершенствование, сохранность и восстановление инструментальных пространственных действий, а также уточнить имеющиеся представления о психологических механизмах переноса и интерференции двигательных навыков. Известно, что введение инверсии отношений между перцептивным и моторным полями создает трудности для осуществления действия, замедляет процесс во времени, поэтому имелись основания ожидать, что ситуация инверсии даст возможность уточнить и детализировать процесс формирования и совершенствования исполнительного действия.

Последовательное формирование исполнительных действий в условиях нормы, полной и частичной инверсии, а также выполнение действий при чередовании этих условий действительно позволили выявить эффекты переноса и интерференции.

Для оценки динамики формирования и перестройки исполнительных действий, а также для определения эффектов переноса и интерференции были использованы показатели когнитивности, оперативности и пространственности, выведенные на основе данных, полученных с помощью микроструктурного анализа.

Для решения поставленных задач был проведен анализ как инженерно-психологических исследований совместимости перцептивного и моторного полей, так и исследований процессов фор-, мирования исполнительных действий, эффектов переноса и интерференции. Анализ и систематизация имеющихся данных о формировании исполнительных действий в условиях совместимости (нор-ь/ia) и несовместимости (инверсия) перцептивного и моторного' полей показали необходимость изучения этой проблемы не только со стороны соотношения характеристик сигнала и ответа, внешних по отношению к деятельности, но и со стороны самого исполнительного действия, протекающего в условиях соответствия и несоответствия перцептивного и моторного полей.

Исследование проводилось на специальном экспериментальном стенде, включающем телевизионный индикатор, ручку-манипулятор, систему преобразователей, блок регистрации и анализа. Конструкция стенда позволяла вводить инверсию моторного поля электрическим способом. Полученные результаты обрабатывались на ЭВМ М-6000.

Применение комплекса методов анализа исполнительной деятельности: макроанализа, микроанализа и микроструктурного анализа — позволило получить новые данные о процессах формирования пространственных исполнительных действий. Выделение в целостном исполнительном действии ряда компонентов: латентной стадии, связанной преимущественно с программированием, стадии реализации движения, стадии контроля и коррекций — давало возможность анализировать каждый компонент исполнительного действия, не изолируя его от других компонентов и не нарушая целостной структуры действия. В то же время это позволило описать функциональную структуру исполнительного действия, инвариантную к различным условиям его осуществления, а также проследить динамику формирования и совершенствования целостного действия на уровне макроанализа, динамику отдельных его компонентов и их соотношения на уровне микроанализа, динамику пространственных составляющих X, У, Z действия на уровне микроструктурного анализа. На этих трех уровнях анализа были выявлены эффекты переноса и интерференции и прослежены сложные взаимоотношения и взаимовлияния между когнитивными и моторными компонентами сенсомоторного действия. Изменения в соотношении компонентов целостной структуры отражают показатедь ко-гнитивности и коэффициент оперативности. Показатель когнитив-ности отражает динамику временных отношений когнитивных и исполнительных компонентов целостного действия. Этот показатель выражается отношением суммы времен, которые занимают обе когнитивные стадии: латентная и контроля, ко времени, которое занимает исполнительная стадия. Этот показатель в динамике обучения, на разных этапах и в различных условиях формирования действия, оказывается информативным и полезным, с точки" зрения характеристики способа действия. Коэффициент оперативности характеризует способ действия. В нем отражены показатель когнитивности и скорость выполнения действия, то есть соотношение различных функциональных компонентов на фоне меняющейся скорости его осуществления.

Величина временного разброса может интерпретироваться как мера качества действия, как показатель степени его простран-ственности. Показатель пространственности характеризует степень приближения реально осуществляемого действия к идеальной траектории, то есть к кратчайшему расстоянию между двумя точ- • ками в пространстве. Отклонения от этой траектории (разброс) могут интерпретироваться как средства поиска, активного прощупывания обстановки, оптимальных направлений действования.

Таким образом, использование методов микроструктурного анализа во многом определило решение поставленных перед исследованием задач.

Сравнение формирования нормального и инвертированного действий в условиях длительной тренировки показало,.что совершенствование действий происходит за счет изменений во всех стадиях действия на всем протяжении тренировки. Всем стадиям свойственно уменьшение времени по мере тренировки, но динамика развития отдельных стадий действия различна по характеру. Соотношение стадий в целостном действии также имеет свою динамику: доля латентной стадии увеличивается, доля стадии контроля уменьшается, а доля стадии реализации колеблется на уровне около 50%. Этот факт заслуживает специального внимания, так как он свидетельствует о том, что даже в хорошо сформированном действии около половины времени занимает его планирование и контроль.

Обобщенное представление о процессе формирования действий дают показатель когнитивности и коэффициент оперативности. Показатель когнитивности по мере тренировки стремится к единице от значений больших единицы, что свидетельствует об уменьшении роли когнитивных компонентов на поздних этапах совершенствования действия. Напротив, коэффициент оперативности L возрастает от значений меньших единицы к значениям большим единицы, что указывает на возрастающий вклад моторного компонента в совершенствование действия. Кроме того, существенные изменения происходят внутри каждой стадии действия: наиболее выразительны изменения в значениях показателя прост-ранственности, которые уменьшаются от секунд до десятых долей секунды.

Сопоставление данных макроанализа, микроанализа и микроструктурного анализа позволило интерпретировать изменения кривой научения, отражающей совершенствование действия. Эти изменения могут быть связаны с уменьшением или увеличением времени отдельных стадий действия с изменениями временного разброса пространственных составляющих действия.

В исследовании получены следующие основные результаты: изучен процесс формирования действия в норме, с ним проведено сравнение процесса формирования действия в инверсии.

Введение

инверсии приводит:

— к замедлению формирования и совершенствования исполнительного действия,.

— сформированное инвертированное действие выполняется за большее время по сравнению с нормальным действием, причем в основном за счет замедленной реализации и более длительного контроля,.

— сформированное инвертированное действие характеризуется меньшей пространственностью и меньшей оперативностью,.

— запаздывание программирования и реализации инвертированного действия по пространственной составляющей Z больше, чем в условиях нормы,.

— восстановление инвертированного действия после перерыва в тренировке требует времени на 10% больше, чем нормальное действие,.

— при чередовании условий нормы и инверсии инвертированное действие сохраняет большие значения по всем исследуемым характеристикам по сравнению с нормальным действием.

Полученные результаты свидетельствуют об отрицательном влиянии условий несовместимости перцептивного и моторного полей на формирование, совершенствование и выполнение пространственного действия, но в то же время показывают, что в условиях несовместимости при длительной тренировке возможно формирование исполнительного действия на достаточно хорошем для практики уровне.

Действия, сформированные в условиях нормы и инверсии, различаются и по эффектам переноса и интерференции. При переходе от процесса формирования инвертированного действия к npolr цессу формирования нормального действия обнаруживается большой перенос, то есть нормальное действие уже в первом опыте выполняется за меньшее время, чем инвертированное действие в конце длительной тренировки. При переходе от процесса формирования нормального действия к формированию инвертированного действия в начальных опытах наблюдается интерференция и очень слабый перенос в нескольких последующих опытах. При чередовании условий нормы и инверсии оба действия испытывают взаимную интерференцию. Формирование действий сначала в условиях нормы, а затем в инверсии в дальнейшем облегчает в результате переноса усвоение любого вида частичной инверсии, но на начальных этапах в результате интерференций выполнение нового действия затрудняется. Таким образом, результаты микроанализа показали, что явления переноса и интерференции имеют различную природу. Переносу подвергаются моторные компоненты, а интерференции — когнитивные компоненты действия. В то же время перенос и интерференция не независимые явления. Они взаимодействуют в каждом пространственном действии, поэтому-то так трудно выявление этих эффектов в чистом виде.

Результаты проведенного исследования имеют и общепсихологическое значение. Они дополняют представления о процессах формирования и совершенствования исполнительных действий, о функциональной структуре сенсомоторного действия, о явлениях интерференции и переноса моторных навыков, об адаптации при инверсии моторного поля.

На основании полученных результатов исследования сделаны практические рекомендации, которые могут быть использованы при инженерно-психологическом проектировании внутренних и внешних средств деятельности оператора-манипулятора и оператора-технолога:

— при выработке требований к органам управления необходимо учитывать, что при нарушениях на средствах индикации совместимости перцептивного и моторного полей исполнительное действие выполняется за большее время, особенно возрастает время реализации и контроля,.

— при попеременной работе в условиях совместимости и несовместимости очень важно предусмотреть, что время выполнения действий в тех и других условиях возрастает, особенно на стадии реализации и контроля,.

— формирование и совершенствование исполнительных действий в условиях несовместимости требует большего времени, ч.

— освоение исполнительных действий в условиях несовместимости способствует очень быстрому обучению в условиях совместимости перцептивного и моторного полей.

Инвертированное действие менее устойчиво, подвержено большим колебаниям. Это позволяет предположить, что оно в большей степени подвержено отрицательным влияниям внешних факторов, а также более чувствительно к изменениям функциональных состояний.