Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Методы исследования исполнительной и познавательной деятельности




Содержание методов исследования движений определяется, с одной стороны, совокупностью параметров, характеризующих процесс реализации движения, а с другой – способами регистрации этих параметров.

Выделение комплекса параметров, описывающих процесс реали­зации движения, связано в первую очередь с выбором опред. концептуальной модели, описывающей работу двиг. системы (биомеханическая модель, физиологическая модель нерв­но-мышечного аппарата и др.). Осознание этого обстоятельства по­зволяет наметить подход к классификации методов исследования движений. Так, кинематические (характеристики простр. перемещения) и динамические (силовые) параметры движений и способы их регистрации связаны с разработкой биомеханической модели двиг. системы, а электромиографические методы исследования обязаны своим существованием разработке физиоло­гической модели нервно-мышечного аппарата.

Характеристику методов исследования движений следует на­чать с циклограммы, которая представляет собой фотосъемку дви­жения на неподвижную пластинку. Для этого на подвижных час­тях тела испытуемого укрепляются светящиеся метки или электри­ческие лампочки. Перед фотоаппаратом помещается обтюратор с опред. частотой, закрывающий объектив. На фотопластин­ке фиксируются последовательные положения лампочек, которые перемещаются в процессе выполнения движения вместе с кинема­тическими звеньями исследуемого тела. Для регистрации сложных циклических действий этот способ не применим. При кимоциклографии фотопленка, на которой фиксируется информация о пере­мещении лампочек, равномерно и медленно перемещается. В этом случае циклические действия растягиваются на регистрирующей пленке. Описанные методы циклографии и кимоциклографии пред­назначены для плоскостной регистрации перемещений.

Для исследования простр. перемещений применяются разл. модификации вышеупомянутых методов: стереоскопиче­ская съемка, т.е. съемка двумя объективами с параллельными оп­тическими осями, съемка объективами с конвергирующими оптиче­скими осями и др. Используется также «зеркальная методика», позволяющая получать снимки объекта с двух разл. т.зр. при помощи одного фотоаппарата и одного обтюратора. В объектив фотоаппарата попадают два изображения одного и того же исследуемого объекта: одно – непосредственно от объекта, а второе – отраженное под опред. углом через зеркало. Этот метод обеспечивает большую точность простр. из­мерений и удобство анализа экспер. материала.

Анализ циклограммы является достаточно трудоемким процес­сом. Для анализа перемещения разл. точек тела в простран­стве пользуются методами фотопромеров и номограмм.

В первом случае негативы циклограмм печатаются при помощи увеличителя на фотобумаге. Тем же путем на позитив накладыва­ется миллиметровая или полумиллиметровая сетка, что значитель­но облегчает работу с материалом и повышает точность измерения. Метод номограмм позволяет значительно упростить определе­ние всех трех пространственных координат зеркальных циклофотодокументов.

С помощью метода циклографии можно проводить достаточно тонкий анализ некоторых двиг. актов. Разработана методика циклографирования движений руки при гаптическом (всле­пую) прохождении лабиринта, на основании которой удалось диф­ференцировать ориентировочно-исследовательские движения руки от исполнительных. Пользуясь циклографической регистрацией, в составе осязательных движений руки выделили движения, выпол­няющие функции построения образа и опознания. В этих случаях движения также регистрировались в одной плоскости.

Существует еще ряд методов, используемых при исследовании разл. двиг. задач. К ним следует отнести методы изме­рения напряженности магнитных и электромагнитных полей, тензометрический, голографический, радиолокационный и др. Метод измерения напряженности магнитных и электромагнитных полей применяется для исследования сравнительно малоамплитудных и уг­ловых перемещений. Тензометрический метод, как и гониографический (о последнем будет более подробно сказано ниже), использу­ется для макро- и микроугловых измерений. Особенно широкое применение получила тензометрическая методика для измерения макроизменений суставного угла при исследовании тремора. Теле­визионный, голографический и радиолокационный методы в настоя­щее время еще не нашли должного развития в области исследова­ния движений. Телевидение используется в основном как индика­ционное устройство. Это связано с тем, что получение с телесистем простр. параметров в виде электрических сигналов, удобных для анализа перемещений объекта, представляет опред. трудности. Преодоление последних идет по пути широкого внедрения ЭВМ в область ЭИ. Методы голографии и радиолокации используются пока довольно редко, хотя и являются весьма перспективными. Пожалуй, самым удоб­ным и распространенным методом для измерения угловых пере­мещений является гониография. Гониография, дающая показания об изменениях простр. положения сочленения кинема­тической цепи, используется для целей искусственной обратной связи. Однако получение электрических сигналов, адекватных прос­тр. перемещению конечной точки открытой кинемати­ческой цепи, оснащенной гониометрическими датчиками, представ­ляется достаточно сложной тех. задачей. Поэтому приме­нение этого метода при исследовании простр. перемеще­ний изучаемого объекта существенно ограничено.

В арсенал методических средств исследования исполнительной деятельности входят и спец. образом организованные экс­пер. ситуации. Последние включают в себя различные переменные, которые можно рассматривать в качестве существен­ных условий, определяющих выполнение двиг. задач. Од­ной из широко распространенных экспер. ситуаций, применяемых в исследованиях исполнительной деятельности, явля­ется слежение.

Применительно к исследованию исполнительной деятельности человека ситуация слежения может рассматриваться в двух планах: как лабораторная модель разл. видов практической дея­тельности человека (работа оператора РЛС, управление разл. транспортными средствами и др.) и как экспер. прием решения некоторых теоретических проблем, возникающих при анализе двиг. поведения.

В ситуации слежения испытуемому предлагается совершать дви­жение, параметры которого (скорость, направление, амплитуда, время) должны удовлетворять параметрам движущейся цели, с ко­торой согласуется собственно движение испытуемого. Специфика ситуации слежения (в отличие от «точностной задачи» и задачи «сохранения постоянства» параметров движения) состоит прежде всего в том, что в данном случае двиг. поведение испыту­емого жестко детерминировано практически по всем параметрам движения.

Для описания слежения обычно употребляют несколько след. терминов: задающий или эталонный объект (или «цель») – объект, закон движения которого задается посредством опред. входной функции. Управляемый объект (или «курсор») – это объект, которым управляет испытуемый, воздействуя на орган управления. В движении управляемого объекта (выходная функ­ция) реализуется двиг. поведение испытуемого в заданной ситуации.

Задача слежения, т.о., состоит в том, чтобы значение выходной функции точно соответствовало значению входной функ­ции в соответствующий момент времени, а испытуемый должен на основе воспринятой информации выработать корректировочное воздействие, устраняющее рассогласование со значениями входной и выходной функции. В зависимости от того, насколько жестко детерминировано двиг. поведение испытуемого и какую информацию о слежении он получает, выделяют два клас­са переменных, определяющих ситуацию слежения.

Первый класс переменных связан с типом используемой вход­ной функции, который определяется, прежде всего, характером динамики входной функции во времени. Различают непрерывную и дискретную задачи слежения. При непрерывном слежении пара­метры входной функции непрерывно изменяются во времени. Если же значения входной функции изменяются в отд. моменты времени «скачками», то мы имеем дело с задачей дискретного сле­жения.

Второй класс переменных связан с характером информации о ходе решения задачи слежения. В зависимости от того, движется Цель или она неподвижна, различают соответственно преследую­щее и компенсаторное сложение. В случае преследующего слеже­ния испытуемый получает информацию трех видов: о движении цели, о собственном движении «преследования» цели и о рассо­гласовании (или об ошибке) положения цели и курсора. В ситуа­ции компенсаторного слежения цель неподвижна, а испытуемый должен на ней удерживать управляемый объект, который подвергается возмущающим воздействиям и отклоняется от требуемого положения. В этом случае информация о собственных регулирую­щих воздействиях на управляемый объект и характеристики вход­ной функции неразличимы. При решении задачи используется только информация о величине отклонения курсора относитель­но цели.

В зависимости от прикладной или теор. направленнос­ти изучения слежения по-разному формировались осн. зада­чи исследования и конструировались специфические экспер. процедуры, предполагающие, в частности, реализацию опред. вида слежения. Так, при использовании слежения как прикладного метода, как правило, применялось и применяется компенсаторное слежение. Это объясняется прежде всего тем, что осн. интерес в этом случае направлен на анализ разл. переменных, оказывающих влияние на величину рассогласования между положением задающего и управляемого объектов, и пере­мещение органа управления с целью минимизации ошибки. По­этому желательно максимально упростить экспер. про­цедуру и исключить из рассмотрения влияние «избыточных» кана­лов информации на процесс решения задачи. Напротив, в случае применения слежения для анализа теор. проблем (н-р, относительно роли эфферентных систем в регуляции движе­ний) богатство информационного поля в ситуации преследующего слежения обеспечивает более широкие возможности.

Использование слежения как средства анализа исполнительной деятельности предполагает выбор и моделирование в экспер. условиях (или в условиях обучения операторов при ра­боте на тренажерах) разл. переменных, обусловливающих процесс решения двиг. задачи. Среди таких переменных слежения наиболее распространены: временная задержка (т.е. интервал времени между управляющим воздействием и изменением регулируемой величины на входе), одновременное управление не­сколькими параметрами (многостепенное управление), в т.ч. и взаимозависимыми, манипулирование зрительной обратной связью (прерывание, инвертирование), доп. задача. Введение указанных переменных, а также использование разл. видов слежения в сочетании с др. методами анализа дви­жений обеспечивает решение широкого круга прикладных и теор. задач.

Необходимым условием успешного изучения двиг. ак­тов является создание адекватного способа регистрации и анализа пространственно-временной развертки исполнительных действий. Этому требованию удовлетворяет экспер. стенд для исследования инструментальных двиг. навыков.

Функциональная блок-схема экспер. стенда (рис.1) включает:

- систему управления объектом;

- цветной телевизионный индикатор;

- управляющую ЭВМ, которая работает как в режиме счета для многомерной статистической обработки результатов, так и в режи­ме управления экспериментом.

Система управления объектом включает многостепенный орган управления, тензометрический усилитель и блок операционных усилителей.

Орган управления манипуляторного типа (датчик простр. перемещения руки оператора) представляет собой пара­метрическую модель руки челове­ка; конструктивно выполнен как шарнирное соединение трех кине­матических звеньев посредством одностепенных шарниров и имеет три степени подвижности. Всякое простр. перемещение точки приложения оператором уп­равляющего усилия трансформи­руется в соответствующие изме­нения углов, образованных кине­матической схемой органа управ­ления. Входными параметрами являются текущие значения три­гонометрических функций углов, формируемые синусно-косинусны­ми датчиками, установленными на осях вращения звена. По ним в аналоговом вычислительном бло­ке строится простр. ма­тематическая модель органа управления относительно прямоуголь­ной декартовой системы координат. Конструктивное решение орга­на управления позволяет сохранять содержание и естественную на­правленность мануальных движений оператора, хотя система уп­равления предусматривает возможность нарушать однородность и соответствие моторного и сенсорного полей введением коэффици­ентов сжатия пространства или введением электрической инверсии направления одноименных векторов.


Независимость управления световыми стимулами по парамет­рам X, У, Z позволяет кодировать ими простр. коорди­наты перемещения объекта управления и формировать систему отсчета сенсорного поля оператора. Управляющие координатные сигналы строятся в блоке управления объектом по уравнениям свя­зи простр. движения руки оператора и органа управле­ния.

Программы управления экс­периментом и обработки полученных результатов реализуются


по интерпретирующей системе на ЭВМ М-6000 системы АСВТ. Веде­ние эксперимента осуществляется в режиме диалога с машиной по принципу приоритетного обслуживания след. устройств связи с объектом: модуля ввода дискретной информации сигналов управления экспериментатора и испытуемого; модуля группово­го управления выводом дискретной информации тестовых сигналов зрительного канала связи оператора; бесконтактного коммутатора; аналого-цифрового преобразователя, воспринимающего аналого­вые сигналы относительно положения руки испытуемого в прост­ранстве.

Использование ЭВМ на линии эксперимента дает возможность предъявлять на экране меняющиеся по сложности, числу элемен­тов и количеству составляющих маршруты движения; вводить сбои в привычное протекание действия, выражающееся в изменении тра­ектории движения; вводить инверсию, т.е. нарушать привычное соотношение перцептивного и моторного полей. Стыковка с ЭВМ облегчила трудоемкую ручную обработку десятков тысяч измере­ний; позволила получать точностные и скоростные характеристики движения непосредственно в течение эксперимента.

Описанный многоцелевой экспер. стенд позволяет регистрировать пространственно-временные – скоростные и точно­стные – параметры исследуемого процесса. Движения ручки-мани­пулятора записываются на ленте многоканального полиграфа в ви­де трех составляющих по оси X, У, Z. На отд. канале реги­стрируются сигнал от ЭВМ о предъявлении новой матрицы и сигналы испытуемого о совмещении с каждым элементом данной матрицы.

Движение управляемого пятна записывалось одновременно и на магнитофон, что давало возможность воспроизвести траекторию движения на графопостроителе, а также ввести данные экспери­мента в ЭВМ для обсчета.


Применение микроструктурного анализа, смысл которого за­ключается в выделении быстро текущих компонентов целостного действия, позволило выделить по каждой составляющей X, У, Z простр. движения след. стадии: латентную, фази-ческую (реализующую) и стадию контроля и коррекций. На рис.2 представлен образец записи перехода на один элемент в одном из маршрутов движения.


На рис.2 отчетливо видно, что движению по каждой составляющей предшествует значительный латентный период. Этот период можно рассматривать как пе­риод коррекций, характеризующийся мелкими движениями по той или иной составляющей, и период контроля за качеством совмеще­ния. Как видно из рисунка, время длительности стадий по каждой составляющей неодинаково: программирование по одной составля­ющей по сравнению с другой идет с некоторым запаздыванием, т.е. возможно последовательное пла­нирование по каждой составляю­щей. Аналогичным образом с не­которым сдвигом происходят и реализация и контролирование.


Эти данные послужили осно­ванием для выделения так назы­ваемого «чистого времени» бло­ков-стадий: БФП – блока форми­рования программы, БР – блока реализации, БКК – блока кон­троля и коррекций, а также двух стадий разброса: Дt1, включаю­щую в себя одновременно и пла­нирование и реализацию, и Дt2, объединяющую реализацию и кон­тролирование. «Чистое время» каждого блока – это то время, когда составляющие движения функционируют в терминах, при­сущих именно этому блоку, будь то планирование, реализация или контролирование. Разброс, характеризующийся величиной Дt1 и Дt2, дает представление о разбросе не только внутри одной стадии, но также между стадиями движения, характеризуя степень про­странственности осуществляемого действия.

Эксплуатация многоцелевого экспер. стенда откры­вает широкие возможности для исследования процессов управле­ния и построения движений.

Для решения целого ряда прикладных задач весьма эффектив­ным оказывается использование современных методических средств анализа когнитивных процессов.


Для целого ряда современных операторских профессий реша­ющей является способность зрительного обнаружения и различе­ния критических элементов, предъявляемых на фоне других, отли­чающихся по одним и совпадающих по др. признакам элемен­тов (экраны радиолокаторов, фотографии событий в камерах Вильсона, рентгеновские снимки и т.д.). Оптимизация такого рода деятельности связана в первую оче­редь с анализом свойств зрительной системы как фильтра прост­ранственных и временных


частот. Психофизические исследования на человеке и психофизиологические исследования на животных показали, что в зрительной системе существуют каналы пере­работки информации, специфичные по отношению к опред. простр. частотам изображения. Им свойственна макси­мальная чувствительность к синусоидаль­но-модулированному распределению яр­кости, имеющему опред. прост­р. частоту. Т.о., зрительная система структурно и функ­ционально способна к осуществлению частотного анализа любого изображения, подобно тому как аналитически некото­рая функция может быть представлена в виде сумм синусоидальных компонент при ее Фурье-разложении.

Характеристики этих частотно-специ­фических каналов определяют функцию контрастной чувствительности зритель­ной системы (рис.3), которая показыва­ет, насколько различные простр. частоты изображения усиливаются или, наоборот, ослабляются при прохож­дении через зрительную систему ([2]). Несмотря на то, что в силу не­линейности этих преобразований функции контрастной чувст­вительности адекватно характеризуют возможности нашего зрения только для околопороговых интенсивностей стимуляции, она со­держит существенно более полную информацию, чем многочислен­ные традиционные показатели «остроты зрения». Кроме того, при оценке любых средств зрительного отображения в первую очередь возникает вопрос о том, может ли быть вообще воспринята некото­рая информация. Поэтому проблема надпороговой нелинейности зрительной системы в данном контексте не столь существенна.

Рассмотрим более внимательно изображенную на рис.3 функ­цию. Хорошо известному факту неразличимости достаточно мелких деталей соответствует падение правой ветви кривой чувствитель­ности в области высоких простр. частот. Этот недоста­ток зрения компенсируется с помощью разл. способов увели­чения угловых размеров изображения. Менее известным является факт сниженной чувствительности зрения к низким простр. частотам, отражающимся в снижении левой ветви графика. Учет этого факта имеет большое значение, н-р, при рентгенологии, т.к. мягкие ткани и опухоли представлены на снимках именно низкочастотными, градуальными признаками яркости. Т.о., в зависимости от того, в какой части спектра изо­бражения может содержаться критическая информация, целесооб­разным оказывается не только увеличение, но и уменьшение раз­меров изображения. Поскольку диапазон возможных изменений угловой величины деталей весьма велик (примерно 1:20), ясно, что этого нельзя достигнуть простым изменением удаленности снимка.

Интересным развитием этого подхода является дополнение анализа простр. чувствительности информацией о вре­менной разрешающей чувствительности глаза. Эти исследования, в частности, позволили установить, что возможность различения характеристик формы объектов снижается, если пространственно-временные усилия предъявления совпадают с условиями, в которых наблюдается кажущееся (стробоскопическое) движение. Аналогичное восприятие быстродвижущихся реальных предметов хорошо известно каждому. Близкой областью прикладных исследований, испытавшей силь­ное влияние экспер. психологии, является область про­ектирования и создания многомерных устройств отображения ин­формации. Здесь задача проектировщика состоит в том, чтобы по возможности одновременно и без интерференции сообщить опе­ратору множество разнородных сведений, которые по отдельности или же в некоторой комбинации определяют правильность прини­маемых им решений. Вся история работ в этой области показыва­ет, что идеальным примером решения этой задачи является наше повседневное предметное восприятие, интегрирующее в единый, целостный образ не только разнообразную сенсорную информацию, но также данные, хранящиеся в памяти. Поэтому все более инте­ресные разработки в этой области в большей или меньшей степени опираются на использование экологически естественных механиз­мов перцептивной обработки, детали которых выявляются с по­мощью разнообразных методик изучения восприятия. Так, иссле­дования по психофизике восприятия пространства и движения дали начало целому семейству хорошо описанных в спец. литературе устройств отображения типа контактных аналогов – «коналогов». В сочетании с возможностью обращения к точной цифровой информации о каждом из критических параметров ситу­ации «коналоги» позволяют одновременно учитывать многомерную пространственно-динамическую информацию о положении таких объектов, как самолет, ракета, подводная лодка и т.п.

Большие возможности кроются в использовании резервов зри­тельной образной памяти для целей идентификации. Как показывают последние исследования, если запоминание случайных зрительных структур страдает от тех же ограничений, что и запоминание бессмысленного вербального материала [90], то запоминание предметных видовых слайдов, пусть даже довольно однообразных в тематическом отношении, намного превосходит


по своему объему и продолжительности хранения все др. известные виды памяти. Может быть, не самым важным, но, безусловно, весьма демонстра­тивным примером опоры на механизмы предметного восприятия может служить работа швейцарских авторов, перед которыми была поставлена задача создания алгоритмов, позволяющих обес­печить зрительное различение настоящих и фальшивых банкнот. Трудность этой задачи состоит в существовании значительного числа простр. параметров рисунка (расстояния между элемен­тами рисунка, их величина и т.п.), каждый из которых в норме характеризуется опред. диапазоном вариации.


 

Интересно, что попытка представить эти параметры в виде абстрактных фигур – замкнутых полигонов (рис.4) – оказалась столь же безуспеш­ной, как и использование данных в цифровой форме. Напротив, переход к представлению этих пара­метров в виде условных изображений чел. лиц (алгоритм Черно­ва), как видно из рис.4, позволяет до­статочно легко решить эту проблему.

Для исследования процессов ин­формац. поиска оператором ус­пешно применяются такие методиче­ские приемы, как регистрация движе­ний глаз, хронометрический анализ, факторный эксперимент и т.д. Развитие этих, уже достаточно тради­ционных, с т.зр. их практич. использования, направлений ис­следований привело к более детально­му анализу возможности использова­ния простр. характеристик движений глаз в оптимизации слож­ных сенсомоторных координаций. Но­вым направлением исследования явля­ется экспер. анализ про­цессов информац. поиска, кото­рые разворачиваются не во внешнем, а во внутр. пространст­ве или, точнее, во внутренних субъективных пространствах памяти оператора.

Прототипом большинства подобных исследований является ме­тодический прием хронометрического изучения процессов опозна­ния: испытуемый должен как можно быстрее определить, принад­лежит ли предъявленный ему объект к предварительно показанному «положительному» множеству. Типичные результаты состоят в том, что время как положительных («да»), так и отриц. («нет») реакций является линейно-возрастающей функцией величи­ны «положительного» множества (рис.5). Кроме того, наклон обеих функций оказывается примерно одинаковым. Это говорит о том, что информационный поиск среди репрезентированных в па­мяти элементов «положительного» множества представляет собой, во-1), последовательный, а во-2), исчерпывающий процесс. Др. словами, это такой процесс, который продолжается до полного перебора в памяти элементов множества, даже если на одном из промежуточных этапов поиска было установлено тождест­во показанного элемента с одним из хранящихся в памяти. Если бы поиск прекращался сразу после установления тождественности (самоокончивающийся поиск), то в негативных пробах приходи­лось бы рассматривать примерно в два раза больше элементов, чем в положительных. Поэтому наклон функции отриц. отве­тов должен быть в два раза больше наклона функции положитель­ных ответов.

Интересно, что в некоторых исследованиях были получены ре­зультаты, казалось бы, противоречащие этому анализу: функции для отриц. реакций оказались несколько более крутыми, чем функции для положительных реакций, но не в такой степени, как можно было бы ожидать в случае самооканчивающегося поис­ка. Более тщательный анализ, однако, показал, что эти резуль­таты являются артефактами, к сожалению, еще распространенного в психологии приема усреднения инд. данных. Резуль­таты одной части испытуемых оказались в точности соответству­ющими исчерпывающему типу поиска, тогда как результаты дру­гой, меньшей по количеству, группы испытуемых достаточно хорошо соответствовали самооканчивающемуся типу. Несколько парадок­сальным оказывается факт, что последние испытуемые, выбравшие, казалось бы, более рац. стратегию работы, в действитель­ности выполняли задание менее эффективно, чем испытуемые первой группы.

Этот последний пример непосредственно подводит нас к чрез­вычайно важному для Э вопросу об описании и система­тизации инд. различий в характеристиках ТД. Классические методы советской школы дифферен­циальной психологии создают основу эрг. при­емов типологии и конкретного инд.-психол. анализа. Наряду с этим развитие представлений о микроструктуре разл. видов познавательной и исполнительной деятельностей позволяет также дать психологически грамотную оценку различиям в особенностях реализующих их функциональных систем у конк­ретного индивида. При этом появляется возможность преодоления столь глубоко укоренившегося в дифференциальной психологии эмпиризма, сознательно ограничивающегося лишь исследованиями корреляционного типа. Более подробно пример такого подхода рассмотрен в разделе, посвященном методам анализа функциональ­ных состояний.


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 628. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.021 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7