Инженерно-психологические основы эксплуатации систем "человек - машина"

Психологические вопросы теории тренажеров (К. К. Платонов)

Проблема тренировок и тренажеров бесспорно относится к числу таких практически важных проблем, по которым имеется не только большой фактический материал, но и немало противоречивых мнений. Наибольший опыт по конструированию и методике использования тренажеров накоплен в методике обучения так называемым водительским профессиям, в частности профессии летчиков. Тренажеры конструируются и применяются сейчас в авиации, на железнодорожном транспорте, при обучении шоферов, трактористов, аппаратчиков и т. д. Наряду с бесспорными достижениями здесь было допущено немало поучительных ошибок. Значение этого положительного и отрицательного опыта выходит далеко за пределы узкой области методики обучения.

Этот опыт представляет интерес как для профпедагогики и психологии труда, так и для решения отдельных проблем психологии, например проблемы навыков. Он подтверждает правильность понимания навыков как действий, которые автоматизируются в процессе упражнения, обобщаются с другими навыками в более сложные действия и становятся способами выполнения последних. Опираясь на теорию взаимодействия навыков (положительного и отрицательного переноса), опыт конструирования и использования тренажеров обогащает эту теорию, конкретизируя, в частности, понятие "структура навыка".

Накопленный опыт позволяет говорить об основных психологических правилах и принципах конструирования и использования тренажеров. При правильном решении вопросов теории тренажеров они могут применяться значительно шире и с большим педагогическим эффектом, чем сейчас.

Тренажер - это учебное пособие, позволяющее формировать навыки, необходимые в реальных условиях труда. В этом их отличие от наглядных пособий, которые облегчают формирование необходимых знаний. Методически неправильное использование отличного тренажера нередко превращает его в наглядное пособие. Это бывает в тех случаях, когда вместо многократной тренировки, т. е. упражнения на тренажере, он используется только для показа и иллюстрации отдельных теоретических положений.

Отсюда вытекает главное психологическое правило использования любого тренажера, которое должно учитываться и при его конструировании: чтобы учебная установка могла быть названа тренажером, она должна использоваться для повторных, систематических упражнений с учетом всех правил, отличающих упражнение от простого повторения.

Как известно, повторение само по себе не совершенствует и не развивает навыков. Без стремления тренирующегося повышать качество выполняемой деятельности, без его постоянного желания работать лучше вообще не может быть упражнения. Все это повышает роль самоконтроля и учета результатов деятельности на тренажере, о которых подробней будет сказано ниже. Повышает эффективность упражнения и постепенный переход от менее сложного к более сложному, но посильному труду. Эффективность упражнений зависит также от распределения их во времени: они должны быть не слишком часты (чтобы не утомлять) и не слишком редки (чтобы не разрушались образовавшиеся связи); в начале обучения упражнения должны быть чаще, а к концу могут быть значительно реже.

Чтобы ряд отдельных, уже достаточно автоматизированных навыков мог быть обобщен, тренировка должна предусматривать постановку новой, более сложной цели, обязательно вынесенной за пределы обобщаемых навыков. Только такое вынесение цели за пределы действия обеспечивает его полную автоматизацию и делает его способом выполнения нового действия, соответствующего новой цели.

Все эти психологические требования должны учитываться при использовании тренажеров. Но есть ряд психологических требований, которые должны учитываться при конструировании тренажеров. Недостаточный учет этих требований снижает качество тренажера, что не всегда может быть компенсировано психологически правильной методикой его использования.

Основным тезисом большинства конструкторов тренажеров, кажущимся им бесспорным, является тезис: "Тренажер должен возможно точнее имитировать реальные условия трудовой деятельности". Однако тем самым они защищают очень старый и давно теоретически и практически опровергнутый в профессиональной педагогике и психологии труда тезис о превосходстве так называемого "предметного метода" обучения над "операционно-комплексным методом".

Предметный метод обучения так же древен, как и обучение труду. Испокон века столяр, например, будучи учеником, делал скамейки, а затем постепенно усложнял изготавливаемые предметы и иногда достигал вершин "мастера-краснодеревщика"; слесарь начинал с изготовления для себя молотка, овладевая затем весьма сложными механизмами.

Недостатки предметного метода обучения, его малую эффективность и большую трудоемкость, а также шаблонность развиваемых навыков показал в 1868 г. руководитель производственных мастерских Московского технического училища (ныне МТУ им. Баумана) Д. К. Советкин, введший в профпедагогику так называемый операционный метод (см. [3]). Суть этого метода заключается в том, что по строго продуманной системе учащийся овладевает все более усложняющимися операциями, необходимыми ему при изготовлении не одного какого-либо, а многих и разнообразных предметов.

В современном профессиональном обучении принят, как известно, практически наиболее оправдавший себя и теоретически наиболее обоснованный операционно-комплексный метод, включивший в себя положительные стороны и операционного, и предметного метода [10]. Там, где профессиональное обучение поставлено недостаточно хорошо, и поныне отмечается стихийное скатывание к предметному методу, более понятному и легкому для малоквалифицированного педагога.

Здесь уместно напомнить известное положение Маркса: "...если бы форма проявления и сущность вещей непосредственно совпадали, то всякая наука была бы излишня" [1; 830] . Именно из-за неумения проникнуть в сущность формируемых навыков конструкторы тренажеров для вагоновожатых трамвая устанавливали перед экраном, на котором проецировался фильм, снятый с движущегося трамвая, весьма точные макеты трамвайной кабины, но никак не связывали сенсорного и моторного поля рабочего места вагоновожатого. По этой же причине конструкторы делали хвост и крылья на авиационном тренажере - кабине Линка и заставляли ее вращаться и наклоняться, упорно повторяя эту ошибку и в скопированных с кабины Линка более современных и сложных авиационных тренажерах [2].

Теперь, после длительной дискуссии, стало, кажется, общепризнанным, что такая подвижность кабины не только бесполезна и удорожает ее, но и вредна, так как принципиально меняет сенсорные коррекции, заставляя тренирующихся реагировать не на результаты чтения приборной доски, а на изменение наклона тела. К сожалению, не все конструкторы первых отечественных тренажеров посчитались в свое время с этими доводами. Вред, нанесенный подобной бутафорией, понятен с позиций рекламы как мощного фактора использования тренажеров в странах капитализма, но ничем не оправдан у нас.

Сказанное позволяет сформулировать основное психологическое требование ко всем без исключения тренажерам: навыки, формируемые на тренажере, должны не внешне, а по своей психологической структуре соответствовать реальным трудовым навыкам. Стремление во что бы то ни стало сделать тренажер внешне схожим с реальным объектом совершенно бесполезно, если это сходство создает только внешнее подобие, "бутафорию" и не обеспечивает единства структур тренируемых и реальных трудовых навыков.

Здесь необходимо особо остановиться на весьма часто и не всегда верно употребляемом термине "имитация". Как известно, это слово происходит от латинского imitatio, что значит подражание. Тренажер имитирует оборудование реального рабочего места, так как его приборы, например, только внешне схожи с реальными. Он имитирует звуковые сигналы и вообще условия труда. Тренажер может и должен имитировать отклонения от нормального режима труда и аварийные ситуации. Во всех этих случаях и понятие "имитация" применяется правильно. Но нельзя говорить, что хороший, сконструированный с учетом психологических требований тренажер имитирует реальную трудовую деятельность. Деятельность на тренажере должна не имитироваться, а моделироваться. Она должна не подражать, а психологически соответствовать реальной трудовой деятельности, иногда, как и во всякой модели, сознательно упрощая ее. Фотомакет пульта имитирует реальный пулы. Но чтение показаний этого пульта не имитирует, а моделирует реальную деятельность.

Из сказанного вытекает и второе правило: неверно стремление упражнять на тренажере обязательно целостный, сложный трудовой навык. Если тренажер хорошо автоматизирует какой-либо частный, но необходимый в труде навык, то он полезен и поможет дальнейшему развитию более сложных навыков. Некоторая схематизация и упрощение условий тренировки иногда даже полезны.

Таковы психологические принципы конструирования и использования тренажеров, предохраняющие от ошибок, связанных с переоценкой достоинств и недооценкой пороков предметного метода обучения.

Вместе с тем надо помнить, что история профессионального обучения знает ошибки, идущие от искажения операционного метода. Наиболее поучительным было направление, вошедшее в историю профпедагогики под названием "метода ЦИТа" (Центрального института труда) [12]. Этот метод в конце 20-х - начале 30-х годов был широко распространен в различных, пожалуй, даже во всех, областях производственного обучения. Ошибки его заключались в неправильном расчленении сложной деятельности на элементы, в подмене действия движением, в игнорировании цели действия и его психологической структуры и, в частности, в недостаточном учете, а иногда и грубом искажении сенсорных коррекций. Примером может служить формирование навыка удара молотком, которое проводилось с помощью молотка с кольцом, скользящим по проволоке, имитирующей траекторию удара; навык опиловки тренировался не деревянных планках, имитирующих напильник и обрабатываемую деталь. При общности движений тренируемые и трудовые навыки были совершенно различны по своей психологической структуре.

Какой же критерий должен быть положен в основу вычленения действия из целостной трудовой деятельности для его упражнения на тренажере? Ответ на этот вопрос давно подсказан практикой и теоретически достаточно ясен. Легко вычленяются из целостной трудовой деятельности и могут самостоятельно тренироваться навыки работы с различным оборудованием, навыки чтения показаний контрольных приборов и их пультов, навыки двигательной ориентировки в рабочем месте, последовательности действий в определенных условиях труда и т. д. Если под навыком понимать действие, формирующееся в процессе упражнения, то для ответа на поставленный вопрос можно сформулировать следующее общее психологическое правило: вычленяемая для самостоятельного упражнения часть деятельности должна состоять из действий, по своей психологической структуре одинаковых с действиями, совершаемыми в реальной трудовой деятельности. Напомним, что в психологическую структуру действия входят его цель, особенности восприятия, внимания, мышления, особенности движений, которыми реализуется это действие, и т. д. Сложную деятельность можно расчленить на отдельные действия или их группы для раздельной тренировки. Но дробить деятельность дальше, раскалывать действие на отдельные, не имеющие самостоятельной цели акты нельзя.

Закономерен вопрос: что же лучше, тренировать сложные навыки по частям на отдельных тренажерах или тренировать их все-таки сразу на так называемом "комплексном тренажере"? Но дело в том, что на этот вопрос нет и не может быть однозначного ответа, так как он возвращает нас к уже разобранному спору сторонников "предметного" и "операционного" методов обучения. Ответ на этот вопрос всегда конкретен и должен быть найден путем экспериментальной оценки конкретных тренажеров и установления оптимальных "операционно-комплексных" систем навыков [18]. При этом необходимо обязательное сопоставление и обобщение технических, психологических, педагогических и экономических данных. Например, то, что обосновано психологически, может быть нерентабельно экономически.

Не всегда верно решается и следующий важный вопрос - о необходимой степени соответствия действий на тренажере и в реальных трудовых условиях. Ведь именно для этого сейчас и стремятся использовать сложнейшую счетно-решающую аппаратуру [2]. Но жизнь сама подсказывает, что здесь не надо "стрелять из пушек по воробьям" и слепо заимствовать зарубежный опыт, логично объясняемый рекламой и опирающийся на неверные теоретические положения бихевиоризма и гештальтпсихологии, но в нас не имеющий никакой логики, кроме подражания. Необходимо развивать у тренирующихся не шаблонные, а гибкие, пластичные навыки, для которых "точное соответствие" повторяемых условий не только не нужно, но и вредно.

Приведенное положение отнюдь нельзя понимать, как возражение против конструирования сложных тренажеров, имитирующих с большой точностью, с помощью счетно-решающих устройств строго определенные условия реальной трудовой деятельности и их изменения при воздействии тренирующегося на рычаги управления. Такие тренажеры нужны. Но оптимальная степень соответствия создаваемых на них и реальных условий должна устанавливаться экспериметально в каждом конкретном случае. Для такой экспериментальной проверки совершенно необходимы тренажеры, возможно более полно имитирующие условия изучаемой трудовой деятельности. Уже по одному этому психолог не может являться противником работы над созданием таких самых сложных тренажеров.

Нельзя также упускать из виду, что стремление к "максимальному соответствию" тренажера определенному типу локомотива, самолета, автомобиля или трактора вступает в противоречие с быстротой изменения соответствующей техники. Такой тренажер быстро становится устаревшим и все равно не соответствующим новым сериям реальных объектов, которые он имитирует. Заранее же продуманное и экспериментально обоснованное "огрубление соответствия" может сделать тренажер более универсальным, а навыки, формируемые или поддерживаемые на нем, более гибкими. Отдельные же навыки, требующие "полного соответствия", как например мгновенное и безошибочное нахождение без контроля зрения нужного рычага или кнопки на новом рабочем месте, так же как быстрое, точное и обобщенное чтение новых или на новых местах расположенных приборов и т. д., отлично могут тренироваться с помощью простых и экономичных тренажеров вплоть до фанерной кабины и картонных фотомакетов приборных панелей, не говоря уже о таких простых и эффективных методах тренировки, как тренировочные кинофильмы.

В различных видах профессионального обучения все большее и большее значение играют учебные фильмы, являющиеся отличными наглядными пособиями. Но пока еще малое распространение получили впервые предложенные нами в 1954 г. тренировочные кинофильмы [13; 220], [14; 177].

Они состоят из двух частей, каждая из которых предъявляется по нескольку раз. В обеих частях фильма на экране демонстрируется панель с изучаемыми приборами. В первой, озвученной части демонстрация сопровождается пояснениями, в которых один голос ставит вопросы, а другой поясняет, что и в какой последовательности тренирующиеся должны читать, как обобщать показания отдельных приборов и как их понимать. Иными словами, второй голос выражает содержание и последовательность мыслей самого тренирующегося, помогает ему формулировать ответы на вопросы, задаваемые первым голосом, а при повторных демонстрациях фильма формирует соответствующие сенсорные и умственные навыки. Во второй части, состоящей из фрагментов, разделенных экраном, второй (а иногда и первый) голос отсутствует и в период затемнения экрана сами тренирующиеся должны осмыслить то, что они успели прочитать на приборах во время более или менее кратковременной экспозиции их на экране. Эта часть углубляет тренировку и вместе с тем служит для проверки степени развития навыков.

Подобная тренировка может проводиться и с помощью весьма простых фотомакетов контрольных приборов и приборных паналей. В процессе ее формируются умственные навыки чтения новых приборов и приборных панелей. Специальное экспериментальное обучение [16] подтвердило не только эффективность развития такого умственного навыка, но и его положительное влияние на сенсомоторный "водительский" навык; это же положение было подтверждено и в лабораторном моделирующем эксперименте [9].

Это очень отрадный факт. Дело в том, что тренировка "водительских" сенсомоторных навыков технически не легка. Тренажеры, применяемые для формирования не только сенсорных и умственных, но и сенсомоторных навыков, по своей конструкции обязательно должны предусматривать изменения сенсорного поля, соответствующие (хотя и не обязательно с абсолютной точностью, как уже было сказано) воздействиям тренирующегося на рычаги управления. Иными словами, тренирующийся должен воспринимать результат совершенного им рабочего движения, оценивать, в какой мере его действия достигают цели. Это непременное условие для такого рода тренажеров.

Нетрудно сделать кабину локомотива и экран, на котором будут демонстрироваться путь и обстановка на нем, но значительно труднее связать скорость изменения ситуаций на экране с движениями рычагами управления локомотива. Сделать это достаточно хорошо без счетно-решающих устройств, включенных между сенсорным и моторным полем тренажера, не удается. Поэтому в большинстве тренажеров для машинистов локомотивов и вагоновожатых трамваев приходилось ограничиваться остановкой движения кинокартины, проецируемой на экране. Еще труднее это сделать для тренажера - автомобиля, трактора или комбайна, где движение рулем должно обеспечивать боковые смещения изображения на экране. Приведенные выше результаты исследований, доказавших возможность формирования сенсомоторного навыка с помощью тренировки его сенсорного компонента, отрадны потому, что обосновывают расчленение комплексной тренировки, осуществить которую технически очень сложно, на отдельные операции.

Как показали исследования С. Г. Геллерштейна и его учеников [4], [11], использование специальных тренажеров для выработки навыков быстрой оценки сложившейся ситуации по контрольным приборам имеет очень большое значение не только в "водительских", но и в "наблюдательных" профессиях, в частности у аппаратчиков химической промышленности. Надо думать, что тренировочные фильмы и более простые фотомакеты контрольных приборов сыграют свою роль и в этом виде профессионального обучения. А как известно, значение наблюдательных профессий в связи с автоматизацией производства будет все более и более повышаться.

Все эти исследования подтверждают необходимость различать среди ряда других качеств ориентировки по приборам ее динамичность или внезапность [14; 157]. Динамическая ориентировка, опирающаяся на непрерывное восприятие изменяющихся показаний приборов, более легка, чём внезапная. Вместе с тем именно последняя свойственна аварийным и потому наиболее ответственным ситуациям. Отсюда вытекает следующее психологическое требование к любым тренажерам, тренировка на которых связана с чтением показаний приборов: конструкция таких тренажеров должна предусматривать специальные шторки, закрывающие и открывающие приборы независимо от тренирующегося, что обеспечивает тренировку их чтения в условиях тахистоскопического предъявления. Вместе с тем это психологическое требование является хорошим подтверждением принципа, согласно которому сущность формируемого на тренажере навыка важнее его внешнего подобия реальным условиям; к сожалению, еще нередко приходится слышать протест конструктора: "Нельзя же на тренажере делать шторку, раз ее нет на реальной приборной панели".

Стремясь к излишней комплексности и бутафории, конструкторы многих сложных тренажеров вместе с тем, как правило, не предусматривают простых, но совершенно необходимых устройств для введения по ходу тренировки неожиданных и различных отклонений в показаниях приборов, имитирующих нарушения требуемого режима работы оборудования и возникновение различных аварийных ситуаций, что необходимо для тренировки соответствующих реакций испытуемых.

Иногда же, если эти отклонения и вводятся, а аварийные ситуации предусматриваются, набор их столь мал, что исключает возможность тренировки. Примером этому может служить недавно сконструированная работниками Октябрьской железной дороги кабина мотовагонной секции электропоезда, связанная с фильмом тягового участка, экспонируемом на экране в течение примерно 15 минут. Хотя конструкторам здесь и удалось связать скорость движения изображения на экране с рычагами управления и ввести аварийные ситуации, требующие остановки, тренировка на этой кабине невозможна. После одного-двух просмотров, а иногда и до просмотра, со слов товарища, тренирующийся уже знает все ожидающие его ситуации. Приобретая соответствующие знания, он теряет возможность тренировать навыки.

Крайне важно также наличие на тренировочных кабинах устройств для регистрации действий, совершаемых тренирующимся. Известно, что чем глубже анализируется самим тренирующимся результат его деятельности, тем лучше формируются у него навыки. Не приходится доказывать, сколь важна такая регистрация для экспериментальной оценки первых моделей новых тренажеров.

В заключение надо указать на значение тренажеров в системе профессионального обучения. Основное значение их вытекает из приведенного в начале статьи определения тренажеров как пособий, предназначенных для формирования трудовых навыков.

Продуманно сконструированный и используемый тренажер может являться методом оценки профессиональных способностей, хотя при этом, чтобы не впасть в ошибку, всегда надо помнить о различии подготовленности и способностей [15].

Но еще более важно то, что в свете единства обучения и воспитания тренажер должен рассматриваться как метод формирования качеств личности ученика, в частности внимательности, аккуратности, старательности, сознательного отношения к труду, самокритичности и стремления к совершенствованию.

Для решения ряда задач инженерной психологии тренажеры являются стендами, моделирующими реальную трудовую деятельность и позволяющими изучать ее подчас глубже и точнее, чем в естественных условиях. Особенно это важно для решения вопросов, относящихся к широкому кругу кибернетических проблем типа "человек как звено саморегулирующей системы", "человек и автомат" и т. д. Кроме того, как показали исследования Т. И. Жуковой [7], сравнительная психологическая оценка оформления отсчетных частей приборов в ряде случаев должна опираться на сравнение не только результатов разовых исследований, но и кривых упражнения соответствующих навыков. Для этого могут использоваться не только специально конструируемые, но и уже имеющиеся тренажеры. Вместе с тем психологическое обоснование требований к тренажерам также, по существу, является разделом инженерной психологии.

Тренажерам в системе профессионального обучения принадлежит большое будущее. Но для этого их надо конструировать и использовать с учетом психологических требований к ним и не включать их в программы массового обучения до тех пор, пока на них не будет проведено обучение экспериментальных групп и не будут достаточно полно изучены структуры и перенос развиваемых с помощью тренажеров профессиональных навыков.

Литература

1. Маркс К. Капитал. М., 1951. Т. 3.

2. Авиационные тренажеры. Сборник переводов. М., 1959.

3. Вейсбланд А.М. Развитие систем производственного обучения // Профессиональное обучение. 1947. № 12.

4. Геллерштейн С.Г. Вопросы психологии труда // Психологическая наука в СССР. М., 1960. Т. II.

5. Дымерский В.Я. К вопросу о зрительном восприятии движения и абсолютной удаленности// Доклады на совещании по психологии в 1955 г. М., 1957.

6. ДымерскийВ.Я. О восприятии пространственно-временных отношений. Кандидатская диссертация. МГУ, 1960.

7. Жукова Т.И., Платонов К.К. Влияние упражнения на навык чтения контрольных приборов // Доклады АПН РСФСР. 1961. № 1.

8. Катаев А.Ф. Выработка навыков внимания у летчика // Вестник Воздушного Флота. 1960. № 6.

9. Лепендина И.И., Платонов К.К. Сравнительная оценка двух способов обучения реагированию на показания приборов // Доклады АПН РСФСР. 1960. № 5.

10. Методика производственного обучения. М., 1953.

11. Нейфах А.А. Психологические особенности профессий автоматизированного химического производства. Кандидатская диссертация. М., 1946.

12. Петров Е.А. Метод обучения ЦИТа. М., 1930.

13. Платонов К.К. Человек в полете. М., 1957.

14. Платонов К. К. Психология летного труда. М., 1960.

15. Платонов К. К. Спорные и решенные вопросы теории летных способностей//Военно-медицинский журнал. 1961. № 1.

16. Платонов К. К., Голубев Г. Г. К теории облучения ориентировке в полетах по приборам//Вопросы авиационной медицины. М., 1958.

17. Платонов К. К., Шварц Л. М. Очерки психологии для летчиков. М., 1948.

18. Чебышева В. В. Совмещение действий при обучении сложному двигательному навыку//Вопросы психологии труда. Вып. 91. М., 1958.

19. Шварц Л. М. К вопросу о навыках и их интерференции//Ученые записки Института психологии. М., 1941. Т. И.

Вопросы психологии. 1961. № 4.