КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ПСИХОЛГИИ
ПЛАН
1. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ИНЖЕНЕРНОЙ ПСИХОЛОГИИ
2. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ НАДЁЖНОСТИ ОПЕРАТОРА
1. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ИНЖЕНЕРНОЙ ПСИХОЛОГИИ
Применение физиологических методов в инженерной психологии обусловлено следующими обстоятельствами:
1 Физиологические характеристики имеют важное значение для контроля состояния оператора.
2. Любое психологическое проявление имеет физиологическую основу.
3. В клинической практике и физиологии труда накоплен определённый опыт обработки и анализа физиологических характеристик; имеется также богатый арсенал приборов для проведения физиологических измерений.
Важнейшими из физиологических характеристик человека исследуемых в инженерной психологии являются: электроэнцефалограмма, электромиограмма, кожно-гальванические реакции, электрокардиограмма, электроокулограмма, пневмограмма, речевой ответ.
Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) характеризует биоэлектрическую активность головного мозга. В спектре ЭЭГ содержатся различные составляющие: дельта-ритм (частота колебаний 0,5—4,0 Гц), тета-ритм (5,0—7,0 Гц), альфа-ритм (8,0—12,0 Гц), бета-ритм (15—35 Гц), гамма-ритм (35—100 Гц).. Преобладание низкочастотных колебаний (дельта- и тета-ритмы) свидетельствует о наступлении тормозного процесса (сон, ослабление бдительности и внимания, утомление и т. п.). Наличие альфа-волн характеризует состояние нормальной синхронизации основных нервных процессов. Они являются доминирующими у здорового, бодрствующего человека, находящегося в состоянии оперативной готовности к деятельности. Преобладание высокочастотных колебаний указывает на процесс возбуждения в коре головного мозга. Это бывает характерным при возникновении психофизиологической напряженности во время работы, свидетельствует о возникновении эмоциональных состояний.
Электромиограмма (ЭМГ) представляет регистрацию биопотенциалов мышц человека. ЭМГ служит весьма чувствительным объективным показателем включения в динамическую или статическую работу отдельных групп мышц. Такой анализ необходим при изучении рабочей позы и управляющих движений оператора.
С помощью ЭМГ можно регистрировать также утомление человека. При утомлении уменьшается суммарная активность мышц и средняя амплитуда колебаний.
Кожно-гальваническая реакция (КГР) характеризует изменение электрического сопротивления или разности потенциалов кожи. КГР является одним из наиболее результативных способов регистрации возникновения эмоциональной напряженности у оператора. При этом наблюдается падение электрического сопротивления кожи или увеличение разности потенциалов между двумя точками кожной поверхности (от 10—30 мВ/см в нормальном состоянии до 100 мВ/см и более при возникновении эмоциональной напряженности).
Электрокардиограмма (ЭКГ) заключается в регистрации электрических явлений, возникающих в сердечной мышце. ЭКГ состоит из ряда зубцов, характеризующих протекание тех или иных процессов в сердечной мышце, и интервалов между ними. Зубец R соответствует моменту возбуждения желудочков сердца, а зубец Т — моменту выхода их из состояния возбуждения. Интервал R—R характеризует длительность сердечного цикла, а интервал Q—Т соответствует периоду от начала возбуждения желудочков сердца до окончания их возбуждения.
В инженерной психологии ЭКГ используется для определения напряженности работы оператора. Для этого измеряются: частота сердечных сокращений (ЧСС), систолический и гистографический показатели. Частота сердечных сокращений определяется величиной, обратной продолжительности R—R-интервалов.
При возникновении напряженности в работе оператора рассмотренные показатели ЭКГ, как правило, увеличиваются.
Электроокулограмма (ЭОГ) характеризует электрическую активность глазных мышц. Обычно используется раздельная регистрация вертикальных и горизонтальных движений глаз. При этом знак потенциала ЭОГ указывает направление перемещения взгляда, а его величина — угол перемещения. ЭОГ применяется для анализа работы зрительной системы человека со средствами отображения информации, для анализа распределения и переключения внимания оператора в процессе работы и других целей.
Пневмограмма (ПГ) представляет собой запись внешнего дыхания. Она используется для оценки психофизиологической напряженности. В состоянии возбуждения или напряжения частота дыхания увеличивается до 50—60 колебаний в минуту, наблюдается также уменьшение глубины дыхания и укорочение фазы выдоха (tвыд) относительно фазы вдоха (tвд).
Речевой ответ (РО) изучается по спектральным и временным характеристикам речи оператора. По изменению интонации голоса, которая сопровождается изменением спектрального состава звуковых колебаний, можно судить о возникновении эмоциональных состояний оператора, напряженности и утомления в его работе. В последнее время получены данные, свидетельствующие о том, что информация об этих состояниях содержится также во временных параметрах РО. Например, при развитии утомления увеличиваются длительность слов и пауз между ними, а также их дисперсии.
В состав аппаратуры для измерения физиологических характеристик обычно входят следующие устройства: датчики или электроды (служат для отведения потенциалов с поверхности тела человека), преобразователь (служит для преобразования исходного сигнала к виду, с которым легко вести его дальнейшее усиление), усилитель биоэлектрических сигналов, регистратор (служит для выдачи результата измерений в графической, или цифровой форме).
Исследование только одного физиологического показателя, как правило, не может дать однозначного ответа о состоянии оператора. Поэтому на практике применяется обычно так называемый полиэффекторный метод, заключающийся в одновременной записи и анализе целого комплекса показателей, называемого симптомокомплексом. Применение полиэффекторной методики позволяет значительно повысить надежность и достоверность диагностики состояний оператора при выполнении данной деятельности.
Характеристики физиологических процессов человека
| Изучаемый процесс | Предмет исследования | Электрические характеристики | Изучаемые показатели (рис. 2.5) |
| | | Амплитуда, мкВ | Частота, Гц | |
| Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) | Электрическая активность головного мозга | 5—10 | 0,5—100 | Суммарная биоэлектрическая активность ЭЭГ, характеристики отдельных ритмов (амплитуда, длительность, число волн ритма, удельный вес ритма в ЭЭГ) |
| Электромиограмма (ЭМГ) | Электрическая активность мышц | 20—200 | 20—500 | Суммарная биоэлектрическая активность мышц, амплитуда и продолжительность отдельных мышечных сокращений |
| Кожно-галь-ваническая реакция (КГР) | Электрическое сопротивление кожи | 100—200 | 1 — 10 | Латентный период КГР (t1), амплитуда КГР (Л), длительность і-й фазы (t1 t2 t3...), скорость нарастания (а) и скорость спада (Р). Общая площадь под кривой КГР |
| Электрокардиограмма (ЭКГ) | Электрическая активность сердца | 300—3000 | 0,15—300 | Интервалы ЭКГ (R — R, Q — Т и др.), частота сердечных сокращений, систолический и гистографический показатели |
| Электрооку-лограмма (ЭОГ) | Глазодвигательная активность | 20—200 | 0,1—3,5 | Количество движений и миганий в единицу времени. Амплитуда и длительность движения (перемещения взгляда). Длительность фиксации взгляда |
| Пневмограмма (ПГ) | Характер дыхания | Зависит от способа измерения | 0,8—4 | Длительность и глубина вдоха (tвд) и выдоха (tвыд), длительность дыхательного цикла, частота дыхания |
2. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ НАДЁЖНОСТИ ОПЕРАТОРА
Обеспечение высокой надежности работы оператора, а, следовательно, и всей системы «человек — машина» является одной из важнейших задач инженерной психологии. Ее разработка составляет существенное условие повышения качества и эффективности производства.
С точки зрения теории вероятностей ошибки оператора являются случайными событиями, т. е. такими, исход которых (произойдет или не произойдет ошибка) в конкретном опыте предсказать заранее трудно. Следовательно, ошибки оператора носят статистический характер, на этом основано определение выше показателей надежности. Однако это не означает беспричинность ошибок, каждая из них обусловлена конкретными причинами объективного или субъективного характера. Поэтому изучение психофизиологических механизмов надежности и учет их при создании и эксплуатации систем «человек — машина» является важнейшим резервом обеспечения их надежной работы.
Психологическое содержание проблемы надежности оператора впервые в нашей стране было изложено в работах В.Д. Небылицына и Б.Ф. Ломова. В работе Небылицына проведен анализ факторов, влияющих на надёжность оператора, в результате чего выявлено три группы факторов: конструктивное исполнение технических средств, профессиональная подготовка и индивидуальные особенности операторов. Анализ этих факторов позволяет изучить психофизиологические механизмы надежности оператора.
Важное значение для решения этого вопроса имеет изучение механизмов психической саморегуляции и различных уровней психического отражения (ощущений и восприятия, представлений, речемыслительных процессов). Секрет высокой надежности человеческого мозга нужно искать в специфике его отражательных и регулятивных функций.
Формирование и осуществление целенаправленной деятельности предполагает как обязательную предпосылку отражение человеком внешних условий в виде некоторой субъективной модели. Она служит основой, как для предварительного психофизиологического программирования действий, так и для их регуляции в ходе самой деятельности. Модель становится важнейшим и обязательным функциональным образованием, полнота и точность которого во многом определяют эффективность деятельности и особенности ее осуществления.
Другим важным звеном в процессе саморегуляции является психофизиологическая настройка на работу в определенных условиях. Настройки, адекватные представлению человека о задачах и условиях предстоящей деятельности, являются необходимыми компонентами общей структуры процессов программирования и регуляции деятельности.
Наиболее эффективная работа в режиме ожидания, сопряженная с наименьшими нервно-психическими затратами, предполагает возможность достаточно точного прогнозирования характера и времени появления значимых событий. Это позволяет осуществить регуляцию общего уровня и конкретной направленности процесса ожидания. Отсутствие же сознательного прогноза динамики событий снижает уровень регуляции ожидания, вынуждает оператора переходить к «глобальному» ожиданию, при котором он постоянно должен быть готовым к восприятию широкого круга явлений. Это, естественно, снижает надежность работы оператора при поступлении значимых сигналов.
Основные положения теории саморегуляции могут быть использованы для уточнения количественных показателей надежности оператора. Надежность оператора уменьшается с усложнением его деятельности (увеличением количества выполняемых действий). Однако опыт показывает, что более сложные операции зачастую выполняются человеком надежнее, чем простые. Это объясняется способностью человека к саморегуляции деятельности, что приводит к изменению значений вероятностёй выполнения отдельных действий.
Важная роль в саморегуляции принадлежит эмоциональным состояниям оператора, которые связаны с ответственностью и значимостью поступающей информации. Происходит это следующим образом. У оператора, решающего ту или иную задачу, на основе имеющегося опыта формируется прогноз вероятности достижения (или недостижения) цели, а также прогноз последствий, вытекающих из этого события и порождающих у человека определенные эмоциональные состояния. Под их воздействием происходит активизация психофизиологических процессов, направленная на мобилизацию ресурсов организма для успешного разрешения данной задачи. Поэтому даже одна и та же задача, решаемая при разных условиях, может выполняться человеком с различной надежностью.
При изучении надежности оператора нужно иметь в виду, что он по ходу работы осуществляет контроль собственных действий (самоконтроль). Так же как и саморе