Экспериментальные методы инженерно-психологического исследования, их виды и особенности.

Психологические методы, используемые в инженерной психологии, условно можно разделить на пассивные и активные. К пассивным относятся обсервационные и опросные методы, а также психологическое тестирование. Используя пассивные методы исследователь не влияет на реальную деятельность испытуемых, он довольствуется лишь регистрацией естественного процесса, не изменяя и не корректируя его. При этом регистрировать поведение испытуемого исследователь может непосредственно или с помощью каких-либо инструментов (приборы, опросники, тесты и т. п.). В отличие от пассивных методов, инженерно-психологический эксперимент отличается следующими особенностями: в эксперименте исследователь сам вызывает изучаемое явление, а не ждет пока оно проявится; экспериментатор может изменять условия, при которых происходит интересующее его явление; эксперимент позволяет выявить причины явления и ответить на вопрос, что вызвало изменение в поведении; в результате эксперимента устанавливаются допускающие математическую формулировку количественные закономерности, допускающие математическую формулировку. Таким образом, эксперимент - это «активный» метод изучения явлений. Сущность эксперимента заключается в проведении исследований в специально созданных, управляемых условиях для проверки экспериментальной гипотезы о причинно-следственной связи. Проведение эксперимента связано с проверкой определенной гипотезы. Под гипотезой понимается научное предположение, вытекающее из теории, которое еще не подтверждено и не опровергнуто. В любую экспериментальную гипотезу включаются: независимая переменная, зависимая переменная, отношения между ними и уровни дополнительных внешних, побочных переменных. Суть эксперимента заключается в том, что экспериментатор варьирует независимую переменную, регистрирует изменение зависимой переменной и контролирует внешние (побочные, дополнительные) переменные. Центральная проблема при проведении экспериментального исследования - выделение независимой переменной и ее изоляция от других переменных. В качестве независимых переменных могут выступать: характеристики задания (стимулы, тип ответа испытуемого, инструкция, цель задания и т. п.); особенности условий. Зависимой переменной во всех случаях является, как правило, поведение оператора во всех его формах - от элементарных реакций до сложных поведенческих актов. Конкретный выбор поведенческого параметра определяется исходной экспериментальной гипотезой. При этом исследователь должен ее максимально конкретизировать; т. е. добиться, чтобы зависимая переменная подвергалась возможности регистрации в ходе эксперимента. В качестве зависимой переменой наиболее часто выбираются такие параметры, как число ошибок, время выполнения задания, физиологические реакции организма и т. п. Для измерения или регистрации этих параметров при необходимости может использоваться специальная регистрирующая и контрольно-измерительная аппаратура. В отдельных случаях эти параметры могут предполагать лишь их содержательную интерпретацию, например, изучение мимики лица в различных эмоциогенных условиях. Помимо конкретизации зависимой переменной необходимо обеспечить также ее надежность (устойчивость ее регистрируемости при изменении условий эксперимента в течении времени), валидность (возможность проверки с ее помощью выдвинутой гипотезы) и сензитивность (чувствительность к изменению уровня независимой переменной). В экспериментальном исследовании помимо независимой и зависимой переменных всегда присутствуют побочные переменные. Поэтому важным условием грамотного эксперимента является надлежащий их контроль. Сложнее обстоит дело с контролем дополнительных переменных, которые всегда присутствуют при проведении эксперимента и могут привести к многочисленным и нежелательным артефактам, то есть к искажению истинных результатов исследования. В зависимости от места и условий проведения различают естественный (натурный) и лабораторный эксперименты.

Естественный эксперимент проводится в обычных условиях, он объединяет в себе положительные черты объективного наблюдения (естественность) и лабораторного эксперимента (целенаправленное воздействие на испытуемого). При проведении естественного эксперимента процессы труда по своим технологическим характеристикам не изменяются, но в условия и способы выполнения работы вносятся те или иные изменения, необходимые для целей исследования. В таком эксперименте испытуемый часто не знает о проведении эксперимента и его поведение ничем не отличается от обычного. В других случаях (например, при изменении структуры трудовой деятельности или организации рабочего места) испытуемый становится активным участником эксперимента. Сближая экспериментальные исследования с практикой, естественный эксперимент позволяет изучить психологические процессы, состояния и свойства личности в естественных условиях трудовой деятельности. Полученные в естественном эксперименте данные, как правило, имеют высокую степень достоверности. В инженерно-психологических исследованиях основное место занимает лабораторный эксперимент. Именно в лабораториях, где имеется специальное оборудование, создаются наиболее благоприятные условия для того, чтобы проверить максимально возможное число переменных и как можно точнее зафиксировать реакции испытуемых. Лабораторный эксперимент может быть двух видов: синтетический и аналитический. При синтетическом эксперименте пытаются воспроизвести более точно все цели и условия данного вида трудовой деятельности. Обычно для этого используют различные модели кабин, стенды, тренажёры, имитаторы. При аналитическом эксперименте в лабораторных условиях воспроизводят только один определенный элемент трудовой деятельности, все остальные элементы при этом исключаются. Этот вид эксперимента обычно применяется для изучения влияния различных условий на отдельные элементы деятельности.

Отличительной особенностью рассмотренных видов эксперимента является то, что все они протекают реально, имеют своё материальное воплощение в виде реальной деятельности испытуемых. Однако существуют и иной вид эксперимента, который протекает в идеальном плане - мысленный эксперимент. Мысленный эксперимент - вид познавательной деятельности, строящийся по типу реального эксперимента, но развивающийся полностью в идеальном плане. В нем широко задействовано воображение, поэтому его также называют воображаемым экспериментом. Мысленный эксперимент - деятельность, осуществляемая в идеальном плане, способствующая появлению у познающего субъекта новых эвристических возможностей как в логико-понятийном, так и в чувственно-образном отражении действительности. Мысленный эксперимент, замещая в некотором роде реальный, служит его продолжением и развитием. Особую роль в обеспечении реальной значимости его результатов играет корректность форм мысленной деятельности. Нарушение логики в оперировании образами в мысленном эксперименте ведет к его разрушению. В инженерной психологии используется также машинный, или математический эксперимент. Это цифровое имитационное моделирование деятельности оператора методом статистических испытаний (методом Монте-Карло). Такая цифровая имитация деятельности оператора может быть проведена путем моделирования необходимых ситуаций с помощью ЭВМ. Разновидностью лабораторного инженерно-психологического эксперимента является физическое моделирование деятельности оператора. Оно заключается в замещении реальной деятельности оператора ее модификаций. Это замещение осуществляется с помощью специальных моделирующих устройств, в роли которых могут выступать имитаторы, макеты, испытательные стенды и т. п.

Подготовка, организация и проведение инженерно-психологического эксперимента.

Применительно к инженерно-психологическому эксперименту можно выделить три основные этапа:

1) организация и планирование, 2) собственно проведение эксперимента, 3) анализ полученных результатов.

1. Этап организации и планирования эксперимента включает постановку задачи и определение цели исследования, выбор гипотезы, подлежащей проверке. Целью исследования может быть проверка гипотезы о причинной зависимости явления. Поэтому переменные А и В должны быть конкретизированы, операциолизированы и контролируемы в эксперименте:

· А - управляется экспериментатором (независимая переменная),

· В - регистрируется непосредственно или с помощью приборов (зависимая переменная).

· внешние (дополнительные) переменные, которые могут также влиять на зависимую переменную.

Все это позволяет приступить к планированию эксперимента и выбрать соответствующий экспериментальный план.

В зависимости от числа независимых переменных различают простой (одна переменная) и факторный планы (две и больше независимых переменных).

В зависимости от числа уровней независимой переменной могут быть двухуровневый и многоуровневый эксперименты. Простейшим является двухуровневый эксперимент, когда независимая переменная имеет всего два уровня изменения. В эксперименте участвуют две эквивалентные рандомизированные группы (контрольная и экспериментальная). Контрольная работает в обычных условиях, экспериментальная получает воздействие независимой переменной.

С помощью методов математической статистики можно качественно оценить влияние, т. е. влияет или нет изменение исследуемого фактора (независимой переменной) на поведение оператора (зависимую переменную), но при этом нельзя получить функциональную зависимость между переменными. Поэтому более распространен многоуровневый эксперимент, т. е. эксперимент с одной переменной, представленной тремя и более уровнями. Такой эксперимент и соответствующий ему план называют функциональным, поскольку в этом случае есть возможность получить представление о характере функции, связывающей зависимую и независимую переменные. Основная цель такого эксперимента - изучение влияния независимой переменной на характеристики поведения оператора.

Наиболее эффективным, однако, не всегда ещё получившим достаточное распространение в инженерной психологии, является факторный эксперимент. Факторные эксперименты применяются для проверки сложных гипотез о взаимодействиях между переменными. В факторном эксперименте проверяется одновременно, как правило, два типа гипотез:

· гипотезы о раздельном влиянии каждой из независимых переменных на зависимую;

· гипотезы о взаимодействии независимых переменных, а именно - как присутствие одной из них влияет на эффект воздействия другой.

Для того чтобы научное исследование можно было считать экспериментом, необходимо выполнение как минимум двух условий.

· исследователь должен иметь возможность манипулировать одной или несколькими независимыми переменными.

· должно быть выполнено условие создания эквивалентных групп, что достигается чаще всего путем их рандомизации.

На практике, особенно при проведении естественного эксперимента, не всегда имеется возможность выполнить эти условия. В этом случае проводится квазиэксперимент (проводится проверка одной из экспериментальных гипотез). Разновидностью квазиэксперимента является корреляционное исследование, проводимое для подтверждения или опровержения гипотезы о статистической связи между несколькими (двумя и более) переменными. В корреляционном исследовании все измеряемые переменные - зависимые. Фактором, определяющим эту зависимость, может быть одна из этих переменных или скрытая неизмеряемая переменная. В общем виде план корреляционного исследования описывается матрицей вида Р х Q (Р - испытуемые, Q - измерения). Характер и величина связи между анализируемыми переменными оценивается с помощью коэффициента корреляции.

2. Для правильного проведения эксперимента необходимо соблюдать ряд условий:

1) проверить пригодность и готовность испытуемых операторов к данному виду деятельности, 2) обеспечить их высокую мотивацию па выполнение заданной в эксперименте деятельности, 3) исключить нежелательные эффекты, связанные, прежде всего с присутствием

В ходе эксперимента исследователь организует процесс взаимодействия с испытуемым, зачитывает инструкцию, проводит, если нужно, обучающую серию. Он варьирует независимую переменную (задачи, внешние условия и др.), проводит регистрацию поведения испытуемого.

3. Заключительным этапом является анализ полученных результатов. Он связан, прежде всего, с применением методов обработки данных и получения статистических оценок. При этом выдвинутая ранее экспериментальная гипотеза преобразовывается в статистическую.

Возможные типы таких гипотез следующие:

· о сходстве или различии двух или более групп;

· о взаимодействии независимых переменных:

· о статистической связи независимых и зависимых переменных;

· о структуре латентных (скрытых) переменных (при корреляционном исследовании).

Итогом проведенной работы является подтверждение или опровержение экспериментальной гипотезы о зависимости между анализируемыми переменными. Основным аргументом в пользу принятия гипотезы являются результаты статистического анализа.Однако при этом возможны ошибки (отвергается истинная гипотеза) либо (принимается ложная гипотеза). Поэтому результаты статистического анализа и полученного на основе его вывода обязательно должны сопровождаться содержательным, качественным анализом.