Общая характеристика методов

Как указывалось в гл. 1, для инженерной психологии характерным становится системный подход к рассмотрению изучаемых процессов и явлений. Многомерный и многоуровневый характер психических процессов требует применения различных методов для возможно более полного изучения деятельности человека-оператора в СЧМ, и прежде всего - информационной стороны этой деятельности. Поэтому инженерная психология пользуется широким ассортиментом методов (и конкретных методик), сложившихся в психологической науке, а также в других, смежных с нею областях (в кибернетике, физиологии человека, математике и т.д.).
Эти методы используются как в фундаментальных исследованиях, направленных на выявление закономерностей информационных процессов в СЧМ и деятельности человека-оператора, так и при инженерно-психологических испытаниях новых образцов техники, проводимых с целью оценки их соответствия свойствам и возможностям человека.
Для правильного понимания применяемых в инженерной психологии методов нужна прежде всего их классификация. В основу ее удобнее всего положить способ получения данных о деятельности оператора. С этой точки зрения можно выделить психологические, физиологические, математические и имитационные методы.
С помощью психологических методов осуществляются анализ деятельности оператора (или ее отдельных сторон) в реальных или лабораторных условиях, проводится оценка влияния разного рода факторов на деятельность оператора и ее результаты. Применение их в инженерной психологии осуществляется по, двум основным направлениям: в целях исследования или в целях испытаний. В результате исследований (наблюдение, эксперимент, опрос) устанавливаются определенные факторы и закономерности, раскрываются механизмы деятельности оператора, проводится психологический анализ деятельности. В результате испытаний, проводимых обычно с помощью тестов, у человека определяется наличный уровень тех или иных психологических качеств и характеристик.
Физиологические методы применяются в инженерной психологии для изучения функционального состояния оператора в процессе трудовой деятельности, для определения реакции различных систем организма на выполнение данной деятельности. Анализ физиологических характеристик оператора позволяет оценить, какими средствами, какой "ценой" достигается выполнение задачи оператором.
Использование математических методов в инженерной психологии осуществляется при статистической обработке результатов наблюдений; при отыскании зависимостей, описывающих соотношение между изучаемыми переменными; при построении моделей деятельности оператора. Первые две из перечисленных задач являются традиционными для многих отраслей психологии, последняя же относится к числу специфических задач инженерной психологии. Поэтому ей в дальнейшем будет уделено основное внимание. Разновидностью математических методов являются имитационные методы. Суть их сводится к моделированию с помощью ЭВМ изучаемых процессов. В инженерной психологии эти методы используются для моделирования деятельности оператора с помощью ЭВМ.
Эффективное изучение деятельности оператора может быть проведено только при разумном сочетании различных методов. Это вытекает из требований системного подхода.
Так, например, при проектировании деятельности оператора на ранних этапах проектирования целесообразно применение математических методов. С их помощью можно оценить в общем виде место оператора в СЧМ, рассчитать основные показатели его деятельности, предъявить требования к техническим устройствам СЧМ. В дальнейшем по мере детализации проекта и получения необходимых исходных данных появляется возможность более полного исследования деятельности оператора с помощью имитационной модели. Однако при этом может возникнуть необходимость получения некоторых исходных данных. Тогда проводится лабораторный эксперимент частного характера. На более поздних этапах проектирования становится возможным проведение комплексного экспериментального лабораторного исследования, дополненного замерами физиологических показателей оператора, их опросом о характере выполняемой деятельности, некоторыми математическими расчетами. В ходе испытаний и эксплуатации СЧМ эти исследования могут проводиться в еще более полном объеме.
Давая общую характеристику методов инженерной психологии, необходимо хотя бы кратко остановиться на вопросах технического обеспечения инженерно-психологических исследований. Прежде всего речь идет о применении ЭВМ, с помощью которых в инженерно-психологических исследованиях можно решать следующие задачи (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Возможные области применения ЭВМ в инженерно-психологических исследованиях

1. Обработка результатов инженерно-психологических исследований. Это освобождает исследователя от рутинного, непроизводительного труда по выполнению расчетов, и вычислений. Кроме того, машинная обработка позволяет использовать при анализе полученных результатов более мощный, информативный математический аппарат (множественная регрессия, факторный анализ и т.п.). Без ЭВМ такой анализ зачастую провести невозможно из-за недопустимо больших затрат времени на ручную обработку данных.
Обработка результатов может носить автоматизированный или неавтоматизированный характер. В первом случае вводятся для обработки в ЭВМ изучаемые показатели деятельности и состояния испытуемого без участия экспериментатора. Во втором случае эти показатели с помощью специальных приборов или непосредственно фиксируются экспериментатором, а затем уже вручную вводятся в ЭВМ для обработки.
2. Генерирование психологических задач. В этом случае ЭВМ входит в состав исследовательского комплекса и по определенной программе дает задания испытуемому (например, подает необходимые сигналы на средства отображения информации). Исследование может носить управляемый (адаптивный) или неуправляемый характер. В первом случае ЭВМ автоматически меняет режим предъявления информации испытуемому в зависимости от результатов его работы и изменения его функционального состояния. Во втором случае ЭВМ работает по жесткой, заранее определенной и неизменяемой в процессе исследования программе.
3. Имитация (моделирование) деятельности оператора. В этом случае ЭВМ по определенной программе имитирует деятельность человека. Имитация может носить детерминированный или статистический характер. В первом случае по результатам эксперимента или путем рассуждений строится гипотетическая модель, описывающая поведение человека, например, с помощью системы дифференциальных уравнений. Тогда, используя аналоговую ЭВМ, можно проверить гипотезу, откорректировать ее и рассмотреть поведение объекта в различных, в том числе и экстремальных, условиях. Статистическая имитация основана на розыгрыше воздействий случайных факторов на поведение оператора непосредственно в ходе моделирования. При этом каждая реализация моделируемого процесса носит случайный характер.
4. Создание информационно-справочной системы психологических данных. Идея такой системы состоит в том, что накапливаемый справочный материал концентрируется в памяти ЭВМ, а доступ к нему и поиск необходимых сведений организуется так, что любому исследователю в достаточно короткий срок могут быть выданы все интересующие его данные, накопленные ко времени запроса. Дальнейшим развитием применения ЭВМ в этом направлении является создание банка инженерно-психологических данных.
Такова общая характеристика применяемых в инженерной психологии методов и возможностей автоматизации проводимых исследований. Теперь целесообразно более подробно рассмотреть особенности применения перечисленных выше методов.

ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Основными из психологических методов являются наблюдение и эксперимент. Цель наблюдения как метода инженерной психологии - выявить профессионально значимые особенности психических процессов путем изучения и сопоставления внешних проявлений деятельности человека, мимики, речи и результатов его труда.
Наблюдение обычно дополняется рядом способов объективной регистрации изучаемых явлений. К ним относится, в частности, фотографирование или киносъемка рабочей позы и выражения лица оператора, показаний наблюдаемых им приборов и индикаторов, направлений взора и рабочих движений. Важно только все это делать так, чтобы не отвлекать оператора от работы, сковывать его действия, делать их менее естественными. Для регистрации речи может использоваться магнитофон.
Наблюдение может быть уточнено и с помощью замеров. Это могут быть замеры геометрических размеров рабочего места, замеры времени и последовательности труда и отдыха в течение всего рабочего дня или суток (фотография рабочего дня), замеры времени выполнения отдельных действий и движений (хронометраж). Кроме того, в практике наблюдения применяются замеры латентных периодов (подробнее см. гл. 7) различных сенсомоторных и сенсоречевых реакций, включенных в изучаемую трудовую деятельность. Для этой цели используются те же указанные выше технические средства. В процессе наблюдения широко производятся также замеры физиологических показателей человека: частоты пульса и дыхания, кровяного давления, электрической активности сердца, головного мозга, мышц и т.д.
Большое значение при наблюдении принадлежит анализу ошибочных действий оператора. Анализ характера ошибок, причин их возникновения позволяет наметить реальные пути их устранения. Так, например, советский психолог С. Я. Рубинштейн занималась анализом ошибок, допускаемых работницами механизированного учета при набивке перфокарт. Всего ею было изучено более 80 тыс. ошибочно перфорированных карт. Анализ показал, что ошибки носят сенсорный, а не моторный (как часто думают) характер. В соответствии с этим была изменена методика обучения работниц: обучение было направлено на формирование прежде всего необходимых сенсорных навыков.
Обладая несомненными достоинствами, метод наблюдения имеет и один существенный недостаток. Наблюдение не вносит изменений в изучаемую деятельность, поэтому в ходе его не всегда могут появиться именно те ситуации, которые больше всего интересуют исследователя.
Наблюдение обычно дополняется беседами с операторами и анкетированием.
В зависимости от цели исследования, от привлекаемого к опросу круга лиц, от лимита времени и технических возможностей опрос может проходить либо в форме устной беседы, либо при помощи специальных бланков. Преимущество беседы перед анкетным методом состоит в том, что при беседе можно выяснить непонятные вопросы, беседа позволяет изменить формулировку вопроса, если он воспринят испытуемым недостаточно правильно. Беседу необходимо проводить как с высококвалифицированными специалистами для выяснения секретов их мастерства, анализа и обобщения передового опыта, так и с менее квалифицированными операторами для выяснения тех трудностей, с которыми они встречаются в процессе производственной деятельности.
Необходимо отметить, что схема опроса будет различной в зависимости от его целей. Так, например, если опрос проводится в целях профессионального отбора, то содержание вопросов должно быть направлено на выявление у испытуемого степени развитости требуемых для данной профессии качеств.
Независимо от целей опроса его успех во многом зависит от качества вопросов. Так, наличие наводящих вопросов часто предопределяет характер ответов и делает их недостоверными. Не следует задавать вопросы, непонятные испытуемому. Для некоторых из них может быть непонятным, например, такой вопрос: "Как велика у вас скорость зрительного восприятия?" Однако этот же вопрос можно выяснить, спросив: "Всегда ли вы успеваете прочесть надписи на экране в кино?".
Анкетирование обладает меньшими возможностями, чем устная беседа. Вместе с тем его преимущество состоит в том, что оно позволяет одновременно опросить большой круг лиц. Кроме того, можно формализовать обработку полученных ответов.
Метод опроса является обычно вспомогательным при психологическом изучении деятельности. Он может быть использован на предварительном этапе ознакомления с профессией или для изучения тех сторон профессиональной деятельности, которые трудно поддаются наблюдению и экспериментальной проверке.
Большое значение в арсенале методов инженерной психологии принадлежит эксперименту. Эксперимент в инженерной психологии - это изучение психологических особенностей деятельности оператора, вызванных изменением условий, цели или способа выполнения этой деятельности. Эксперимент может быть лабораторным или естественным.
Лабораторный эксперимент представляет собой одну из разновидностей моделирования деятельности оператора ("физическое" моделирование). Смысл его заключается в том, что перед испытуемым ставится задача в лабораторных условиях выполнять определенные действия, по психологической структуре наиболее соответствующие действиям реальной деятельности. Такое моделирование позволяет в лабораторных условиях изучить какую-либо реальную деятельность с большой точностью регистрации и замеров. Однако в силу искусственности лабораторных условий полученные результаты могут отличаться от тех, которые имеют место в реальных условиях деятельности человека. Поэтому лабораторный эксперимент (так же как и любая другая модель деятельности оператора) имеет лишь определенное приближение к реальной деятельности. Его результаты обязательно должны проверяться и сопоставляться с данными наблюдения или эксперимента в реальных условиях.
Лабораторный эксперимент может быть двух видов: синтетический и аналитический. При синтетическом эксперименте пытаются воспроизвести возможно более точно все цели и условия данного вида трудовой деятельности. Обычно для этого используют различные модели кабин, стенды, тренажеры, имитаторы.
Одна из возможных схем моделирующего стенда для проведения синтетического эксперимента показана на рис. 2.2. Стенд представляет собой аналого-цифровой комплекс, с высокой степенью точности воспроизводящей реальные условия деятельности оператора. Его основа - модель управляемого процесса или объекта. Между моделью и реальным объектом должно быть существенное сходство в главном и несущественное - в остальном. Модель может представлять собой специализированное устройство или выполняться на базе ЭВМ. Стенд содержит также аппаратуру, регистрирующую состояние и результаты работы оператора, а также результаты поведения машины. Сигналы с регистрирующей аппаратуры поступают в ЭВМ, которая по специальной программе в реальном масштабе времени вычисляет характеристики поведения объекта, показатели состояния и работы оператора, выходные характеристики системы "человек - машина".

Рис. 2.2. Структурная схема моделирующего комплекса для проведения инженерно-психологического эксперимента

При аналитическом эксперименте в лабораторных условиях воспроизводят только какой-то один элемент трудовой деятельности, все остальные элементы при этом сознательно исключаются. Этот вид эксперимента обычно применяется для изучения влияния различных условий на отдельные элементы деятельности. Примером такого эксперимента является исследование групповой деятельности с помощью гомеостата.
Разновидностью аналитического лабораторного эксперимента являются тестовые испытания. Тестом называется задача или задание, с помощью которых проверяется уровень развития у оператора того или иного психологического качества. Тесты могут быть бланковыми (письменными) или аппаратурными. Последние позволяют более полно оценить качества оператора, однако они требуют больших материальных затрат на изготовление и эксплуатацию.
Примеры тестов для проверки распределения и переключения внимания показаны на рис. 2.3 и 2.4. В таблице (рис. 2.3) изображаются в беспорядке цифры красного и черного цветов (на рисунке они показаны соответственно полужирным и светлым шрифтом) от 1 до 24. Испытуемый должен назвать и показать цифры по очереди - одну с начала, другую с конца ряда чисел, обязательно указывая при этом цвет цифры. Например, красная - 1, черная - 24, красная - 2, черная - 24 и т. д. Оценка проводится по скорости и точности ответа.

Рис. 2.3. Психологический тест "Красно-черная таблица"

Для проверки качеств внимания служит также и аппарат "Аттенциометр" (рис. 2.4). На его лицевой панели расположена модель самолета, лампочки, счетчики и измерительные приборы. При работе с аппаратом испытуемый должен, действуя одной рукой, непрерывно корректировать положение самолета, удерживая его в заданном положении. Одновременно он должен следить за лампочками и приборами и, действуя другой рукой, производить заданные переключения органов управления.

Рис. 2.4. Прибор "Аттенциометр":1 - измерительные приборы; 2 - счетчики импульсов; 3 - модель самолета; 4-7 - органы управления

Таким образом, как работа с красно-черной таблицей, так и работа на аттенциометре требует от человека одновременного выполнения нескольких действий. Успешное решение задачи в обоих случаях обусловлено прежде всего способностью испытуемого к распределению и своевременному переключению внимания.
Тестовые испытания применяются для решения задач профессионального отбора (с их помощью определяется у испытуемого степень выраженности того или иного психологического качества), контроля состояния оператора (по изменению результатов выполнения теста судят об изменении состояния) и при правильном их применении дают неплохие результаты. Однако значение тестов нельзя абсолютизировать, подменять ими другие виды изучения деятельности оператора.
Ограничения в применении тестов обусловлены следующим:
1. Тест применяется для оценки того или иного психического качества человека, как правило, вне связи с реальной деятельностью. Например, показанный на рис. 2.4 тест служит для оценки качеств внимания безотносительно к конкретному виду деятельности. Однако, как уже говорилось в первой главе, психических качеств в "чистом" виде не существует. Эти качества связаны всегда с целями и условиями деятельности человека, с другими психическими качествами, с особенностями личности в целом. Эта связь в тестовых испытаниях учитывается очень слабо.
2. С помощью тестов пытаются обычно определить (например, при профессиональном отборе) уровень развития у конкретного человека тех или иных психических качеств. Однако для этих целей нужно не столько знать достигнутый к моменту испытаний уровень качеств, сколько прогнозировать возможности их изменения в процессе обучения и трудовой деятельности. Иными словами, для целей профессиональной подготовки более важно знать не наличный, а потенциальный уровень возможностей и способностей человека. Ответа на этот вопрос тестовые испытания практически не дают.
Поэтому к проведению тестовых испытаний следует подходить с большой осторожностью, ими ни в коем случае нельзя подменять другие виды психологического исследования человека. Однако в сочетании с другими методами данные тестовых испытаний могут дать весьма ценный материал для изучения психологических качеств человека.
Одним из наиболее продуктивных методов изучения деятельности оператора является естественный эксперимент. В лабораторном эксперименте отсутствует главный и весьма принципиальный момент: возможность изучения отношения испытуемого к своей деятельности, которое колеблется в широких пределах от повышенной настороженности до несерьезности. В естественном эксперименте испытуемый трудится, не зная, а чаще всего забывая, что он является объектом исследования.
Естественный эксперимент может проводиться в различных формах. Простейшей формой является решение "вводных задач" (например: "Случилось то-то, что Вы будете делать?"). Лучший результат можно получить в том случае, если эти отклонения незаметно для испытуемого вводятся в трудовую деятельность, например выключение мотора, изменение регулировки, имитация неисправности и т. д.
Одним из методических приемов естественного эксперимента является направленное изменение структуры изучаемой трудовой деятельности. Смысл его состоит в том, что при выполнении определенного вида деятельности по заранее задуманному плану выключаются по очереди отдельные анализаторы, меняется рабочая поза или хватка за рычаги управления, вводятся дополнительные раздражители, отвлекающие внимание оператора, изменяется эмоциональный фон деятельности и ее мотивы и т. п. Данный методический прием позволяет оценить роль этих факторов в структуре изучаемой трудовой деятельности.
Давая наиболее достоверный материал об изучаемой деятельности, естественный эксперимент все же не может быть применен во всех случаях. Прежде всего речь идет о проектировании СЧМ, когда реальная система еще не создана. Но даже и в существующих СЧМ его возможности могут быть ограничены, так как не всякая интересующая исследователя ситуация может быть воссоздана в эксперименте. Поэтому естественный эксперимент часто также дополняется результатами других видов исследования.
Особенно широкое применение в последнее время (в частности, при исследовании сложных систем "человек - машина") приобретает сочетание естественного эксперимента с математическими моделями деятельности оператора.
В этом случае, с одной стороны, математические модели применяются для получения априорных данных об исследуемой деятельности. С другой стороны, эти модели строятся как результат эксперимента, и дальнейшее изучение деятельности проводится с помощью моделей без продолжения эксперимента.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

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 определенный опыт обработки и анализа физиологических характеристик; имеется также богатый арсенал приборов для проведения физиологических измерений. Некоторое представление об используемых в инженерно-психологической практике физиологических методах дают данные, представленные в табл. 2.1 и на рис. 2.5. Кратко, не останавливаясь на механизмах возникновения и способах получения и обработки, рассмотрим важнейшие из физиологических характеристик.

Таблица 2.1