Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ОЦЕНКА СПОСОБНОСТИ К ОБУЧЕНИЮ ПРИ ЗРИТЕЛЬНО-МОТОРНОМ СЛЕЖЕНИИ

Курасов П.А. 1
1 ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет»
Рассмотрены основные подходы к оценке способности к обучению операторов человеко-машинных систем. Показано, что зрительно-моторное слежение в известном тесте реакции на движущийся объект (РДО) с остановом, при котором испытуемый имеет возможность оценивать свой текущий результат и корректировать свои действия, эквивалентно управлению с обратной связью. Известный тест РДО без останова, при котором корректировка невозможна – без обратной связи. Однако данный тест позволяет оценить истинное соотношения процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе. Оценкой способности к обучению предложено считать отношение результата теста РДО без обратной связи к результату тесту РДО с обратной связью. Предложена схема взаимодействия оператора и технической системы. По данным корреляционного анализа, способность к обучению имеет большую степень связи с результатами теста РДО без обратной связи. Это позволяет сделать вывод о том, что существует зависимость способности к обучению от соотношения процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе.
человек-оператор
реакция на движущийся объект
принятие решения
корректировка
1. Статистическое представление данных. Медиана. Определение точечной оценки и доверительных интервалов: ГОСТ Р ИСО 16269–7–2004. – М.: Изд-во стандартов, 2004. – 11 с
2. Караулова Н.И. Возможности использования реакции на движущийся объект в оценке результатов тренировки // Физиология человека. – 1982. – Т. 8, № 4. – С. 653–660.
3. Методы и портативная аппаратура для исследования индивидуально-психологических различий человека / Н.М. Пейсахов, А.П. Кашин, Г.Г. Баранов, Р.Г. Вагапов / под ред. В.М. Шадрина. – Казань: КГУ, 1976. – 238 с.
4. Способ оценки времени реакции человека на движущийся объект: патент 2326595 Российская Федерация, МПК A61B5/16 / А.В. Песошин, И.В. Петухов, В.В. Роженцов, заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Марийский государственный технический университет». № 2007120490/14. Заявл.: 04.06.2007. Опубл.: 20.06.2008. Бюл. № 17.
5. Способ определения уровня соотношения процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе: патент 2381743 Российская Федерация, МПК A61B5/16 / И.В. Петухов, заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Марийский государственный технический университет». № 2008146520/14. Заявл.: 11.2008. Опубл.: 20.02.2010. Бюл. № 5.
6. Пейсахов Н.М. Закономерности динамики психических явлений. – Казань: КГУ, 1984. – 235 с.
7. Песошин А.В. Метод и программно-техническое обеспечение контроля соотношения процессов возбуждения и торможения человека на основе измерения времени реакции на движущийся объект: дис. … канд. техн. наук. – Казань, 2009. – 137 с.
8. Петухов И.В. Система поддержки принятия решений при оценке профпригодности оператора эргатических систем (на примере транспортно-технологических машин): автореф. дис. … д-ра техн. наук: 05.13.01. – Уфа, 2013. – 32 с.
9. Петухов И.В. Методологические основы оценки профпригодности оператора эргатических систем // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 2; URL: www.science-education.ru/108-8581 (дата обращения: 05.10.2013).
10. Пуликовский К.Б. Приоритет качеству подготовки, профессиональному обучению и аттестации работников организаций, поднадзорных Ростехнадзору // Безопасность труда в промышленности. – 2006. – № 7. – С. 2–8.
11. Способ определения способности к корректировке принятия решения: решение о выдаче патента РФ на изобретение от 21.03.2013 по заявке № 2011153287 от 26.12.2011 / Петухов И.В., Курасов П.А.
12. Сурнина О.Е. Половые и возрастные различия времени реакции на движущийся объект у детей и взрослых / О.Е. Сурнина, Е.В. Лебедева. // Физиология человека. –2001. – Т. 27, № 4. – С. 56–60.
13. Kuhn D., Sources R. of Failure in the Public Switched Telephone Network / D. Richard Kuhn // IEEE Computer. April. – 1997. – Vol. 30. – № 4. – P. 31–36.

В своих исследованиях авторы приводят различные причины возникновения аварийных ситуаций на производстве, однако большинство из них сходятся во мнении, что основной причиной является человеческий фактор. Так D. Richard Kuhn в своем исследовании отмечает, что причиной более 59 % аварий для автоматизированных систем управления обусловлены некорректными действиями операторов [13]. К.Б. Пуликовский по результатам анализа аварийности и случаев травматизма на опасных производственных объектах установил, что человеческим фактором обусловлены более 70 % аварий [10].

Именно поэтому при подборе персонала на должность оператора встают вопросы, связанные с оценкой профессиональной пригодности и способности к совершенствованию их профессиональных качеств. В связи с тем, что при профессиональном отборе операторов для управления подвижными объектами в эргатических системах имеют место ограничения на время и стоимость предварительных испытаний, становится актуальным использование информационных технологий для этих целей. Наиболее эффективными, по мнению современных исследователей, представляется применение систем поддержки принятия решений [9]. Составной частью базы данных такой системы становится комплекс тестов, необходимых для оценки профессионально важных качеств (ПВК) оператора. Одним из наиболее важных является оценка времени реакции на изменение пространственного положения объекта [6].

Цель исследования – разработка метода оценки способности к обучению операторов человеко-машинных систем, что позволит улучшить подбор кадров на операторские должности.

Материалы и методы исследования

Одним из наиболее важных параметров, характеризующих эффективность операторской деятельности, является способность оператора корректировать свои действия [8], поддерживая на выходе заданные параметры объекта управления. Для оценки этой способности широко используется метод определения времени реакции на движущийся объект (РДО), что позволяет оценить способности к саморегуляции и прогнозированию, уровень взаимоотношения процессов возбуждения и торможения в нервной системе человека [2, 12].

Для оценки времени реакции на движущийся объект испытуемому на экране видеомонитора предъявляют окружность, на которой помещена метка и точечный объект. Точечный объект движется с заданной скоростью по окружности, в момент предполагаемого совпадения положения движущегося точечного объекта с меткой испытуемый нажимает кнопку фиксации положения точечного объекта. Движение точечного объекта прекращается, а затем возобновляется через заданное время. Вычисляют ошибку несовпадения зафиксированного положения точечного объекта и метки – время ошибки запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком. Оценку времени реакции Тр человека на движущийся объект вычисляют как среднеарифметическое значение по формуле [5]:

Eqn80.wmf

где ti – i-я ошибка запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, мс; n – число остановок точечного объекта в области положения метки.

В процессе тестирования испытуемый, оценивая результат своего текущего действия с учетом предыдущего, вносит коррективы в свои действия, стремясь достичь совмещения положения точечного объекта с меткой. Это соответствует рассматриваемой в теории управления замкнутой системе с обратной связью (ОС). При этом сложно оценить влияние ОС на результат регулирования, так как не представляется возможным оценить характеристики разомкнутой системы.

В то же время рассмотренный способ тестирования РДО, как отмечает А.В. Песошин [7], вследствие указанных выше причин не позволяет определить истинный уровень соотношения процессов возбуждения и торможения в нервной системе человека.

С этой целью А.В. Песошиным и соавт. предложен способ оценки времени реакции человека на движущийся объект, в котором при фиксации испытуемым положения точечного объекта в момент предполагаемого совпадения его положения с меткой величина отклонения положений точеного объекта и метки определяется, но движение точечного объект по окружности не останавливается [4]. В теории управления это соответствует разомкнутой системе без ОС.

Из анализа рассмотренных способов тестирования следует, что при тестировании без ОС испытуемый фиксирует момент предполагаемого совпадения положений точечного объекта и метки, исходя из своих генетически обусловленных характеристик восприятия времени и пространства. При использовании метода с ОС испытуемый оценивает каждый свой текущий результат, корректирует его, тем самым приобретает некоторый навык, то есть обучается.

Для оценки обучаемости предложено выполнить тестирование времени РДО в два этапа. На первом этапе тестирование выполняется без ОС, на втором этапе – с ОС. Оценка способности к обучению вычисляется по формуле [11]

Eqn81.wmf

где Тp1 – оценка времени реакции человека на движущийся объект в тесте без ОС; Тp2 – оценка времени реакции человека на движущийся объект в тесте с ОС.

Схема процесса зрительно-моторного слежения, типичного для теста РДО, учитывающая влияние обучения, представлена на рис. 1.

pic_26.wmf

Рис. 1. Схема процесса зрительно-моторного слежения в тесте РДО. Обозначения величин в тексте

Согласно представленной схеме, функцией оператора является анализ и управление положением объектом управления (ОУ) – движущимся точечным объектом на экране. Параметрами процесса слежения являются:

– К1 – передаточная функция, определяемая врожденными генетически обусловленными характеристиками оператора;

– К2 – передаточная функция, определяемая на основе приобретаемого в процессе управления опыта оператора;

– x(t) – задающее воздействие (действие оператора), фиксирующее положение метки на экране компьютера;

– y(t) – результат попытки теста, т.е. величина несовпадение положений точечного объекта и метки;

– e(t) – корректирующее воздействие, формируемое в процессе работы оператором;

– g1(t) – воздействие внешней среды.

Результаты исследования и их обсуждение

Для реализации способа оценки способности к обучению разработана компьютерная программа тестирования на базе открытой графической библиотеки OpenGL. В качестве аппаратной платформы был использован системный блок Mac mini на базе двухъядерного процессора с частотой 2,5 ГГц с установленной на нем операционной системой Mac OS X. Для отображения информации в процессе тестирования использовался сенсорный монитор DELL ST2220T. В качестве пульта испытуемого было применено USB-совместимое устройство ввода.

В обследовании приняли участие 74 необученных практически здоровых испытуемых в возрасте от 19 до 22 лет с нормальным или скорректированным зрением. На каждом этапе испытуемые выполнили в соответствии с рекомендациями [3] серии по 13 измерений, 3 начальных результата из анализа и обработки исключались. Измерения проводились в светлое время суток в первой половине дня с 9 до 12 часов.

Статистическая обработка результатов измерений выполнялась с использованием электронных таблиц Microsoft Excel.

Для оценки групповых результатов оценок способности к обучению в соответствии с ГОСТ Р ИСО 16269–7–2004 [1] вычислена точечная оценка медианы распределения результатов вычислений М, равная 1,39, и доверительный интервал для медианы при уровне доверия 95 % [1,14; 1,95].

Результаты обработки измерения способности к обучению в группе испытуемых представлены на диаграммах.

а

pic_27.wmf

б

pic_28.wmf

Рис. 2. Диаграммы распределения результатов измерений: а – вариационный ряд результатов теста РДО без ОС, мс; б – значение способности к обучению принятия решения; N – номер испытуемого в вариационном ряде

а

pic_30.wmf

б

pic_29.wmf

Рис. 3. Диаграммы распределения результатов измерений: а – вариационный ряд результатов теста РДО c ОС, мс; б – значение способности к обучению принятия решения; N – номер испытуемого в вариационном ряде

Для оценки корреляции значений теста РДО без ОС со способностью к обучению рассчитан коэффициент корреляции Пирсона, который оказался равным –0,44, что свидетельствует о слабой корреляции результатов.

Для оценки корреляции значений теста РДО с использованием ОС был рассчитан коэффициент корреляции Пирсона, который оказался равным –0,02, что практически свидетельствует об отсутствии корреляции результатов.

Таким образом, на основании показателя корреляции способности к обучению от теста без ОС, показано, что есть основание предположить, что существует зависимость способности к обучению от соотношения процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе.

Заключение

Разработан метод оценки способности операторов к обучению, позволяющий производить проверку профессиональной пригодности. Данные эксперименты и полученные зависимости позволяют при тестировании оценить целесообразность обучения.

Таким образом, показано, что соотношения процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе оказывают существенное влияние на способность оператора корректировать свои действия в процессе обучения. Испытуемые с преобладающими процессами торможения обладают наименьшей способностью к обучению, чем люди с уравновешенным или высоким показателем нервного возбуждения. Наилучшие результаты показали испытуемые, обладающие уравновешенными процессами возбуждения и торможения.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и образования Российской Федерации в рамках реализации ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы» (государственный контракт № 16.552.11.7089 от 12 июля 2012 г.) с использованием оборудования ЦКП «ЭБЭЭ» ФГБОУ ВПО ПГТУ.

Рецензенты:

Роженцов В.В., д.т.н., профессор кафедры проектирования и производства электронно-вычислительных средств, ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет», г. Йошкар-Ола;

Рябов И.В., д.т.н., профессор кафедры проектирования и производства электронно-вычислительных средств, ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет», г. Йошкар-Ола.

Работа поступила в редакцию 14.10.2013.


Библиографическая ссылка

Курасов П.А. ОЦЕНКА СПОСОБНОСТИ К ОБУЧЕНИЮ ПРИ ЗРИТЕЛЬНО-МОТОРНОМ СЛЕЖЕНИИ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 10-8. – С. 1694-1698;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32645 (дата обращения: 07.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074